Potentsiaalse hiiglasliku planeedi K2-18b atmosfääri uurimise tulemused James Webbi abil näitasid, et planeedil on märkimisväärne veevaru, kuid selle täpne olek ei ole veel selge.
Lisaks ei leitud uutes andmetes biomarkereid, kuigi varem olid astronoomid neid leidnud. Töö eeltrükk on kättesaadav veebilehel arXiv.org.
K2-18b on eksoplaneet, mille mass on umbes 8,6 korda suurem Maa massist ja raadius 2,6 korda suurem Maa raadiusest. Selle orbiit asub punase kääbuse elamiskõlblikus tsoonis 124 valgusaasta kaugusel Päikesest.
See kandidaat geokaanideks äratas suurt huvi pärast seda, kui üks astronoomide rühm James Webbi abil kaks korda avastas selle atmosfääris dimetüülsulfidi ja dimetüüldisulfidi jälgi, mida peetakse potentsiaalseteks biomarkereiks.
Kuid nende tulemuste statistiline olulisus osutus kahtlaseks, kui teised teadlased vaatluste andmeid uuesti analüüsisid. Lisaks on enne eksoplaneedi atmosfääri biomarkereid hindama hakkamist vaja selgitada selle sisemine struktuur, sealhulgas mõista, kas seal tõepoolest on globaalne vedel ookean. K2-18b puhul võivad olla rakendatavad erinevad mudelid, sealhulgas subneptuun massiivse gaasi- või aurukestaga või isegi kivine planeet magmaatilise ookeaniga. Selliste mõõduka kliimaga eksoplaneetide puhul ei ole transmissioonispektroskoopia abil võimalik otseselt kindlaks teha, kas neil on veerikas kiht, kuna vesi võib kondenseerumise tõttu moodustada pilvi atmosfääri alumistes kihtides, jättes ülemise atmosfääri suhteliselt kuivaks. Sellisel juhul tehakse veesisalduse hinnangud teiste molekulide, näiteks süsinikdioksiidi sisalduse põhjal, ning veerikas kiht ei tohiks mudelites vaikimisi eeldada.
Astronoomide rühm, mida juhib Renyu Hu NASA reaktiivliikumise laboratooriumist, esitas tulemused uute andmete analüüsist, mis saadi K2-18b atmosfääri transmissioonispektroskoopia abil nelja eksoplaneedi transiidi ajal, mida vaadeldi 2023. ja 2024. aastal spektrograafiga NIRSpec James Webb spektrograafiga lainepikkuste vahemikus 1,67–5,16 mikromeetrit. Lisaks analüüsisid teadlased uuesti varem avaldatud NIRSpec, MIRI ja NIRISS spektrograafide vaatlusandmeid K2-18b teiste transiitide kohta.
Mudelspektrite valimiseks, millega võrreldi vaatlusandmeid, ja eksoplaneedi atmosfääri parameetrite määramiseks kasutasid teadlased koode ExoTR, SCARLET ja AURA. Mudelid hõlmasid suurt valikut atmosfäärimolekule ning võtsid arvesse võimalikku atmosfääri neeldumist vesinikmolekulide kokkupõrke, ebaühtlaste pilvede või sudu (mis omakorda kirjeldati tahmaosakestena) ja Rayleigh’ hajumise tõttu.
Teadlased leidsid, et kuigi spektrid muutusid üleminekult üleminekule, võib rääkida nii metaani kui ka süsinikdioksiidi usaldusväärsest registreerimisest. Nende molekulide jaoks saadud mahulised segunemissuhted annavad metaani sisalduse suurema ja süsinikdioksiidi sisalduse väiksema, kui varem arvatud. Lisaks õnnestus anda uus hinnang atmosfääri metallilisusele – C/H suhe on umbes sada korda suurem kui päikesel.
Metaani ja süsinikdioksiidi samaaegne esinemine vaadeldud kontsentratsioonides on seletatav kas massiivse atmosfääriga, mille metallilisus on sada korda suurem päikesest ja veesisaldus 10–25 protsenti, või vähem massiivse atmosfääriga, mille all peitub globaalne veeookean. Lisaks ei ole statistiliselt olulisi jälgi dimetüülsulfidi, metüülmerkaptani ja lämmastikoksiidi olemasolust.
Veelgi enam, märgivad teadlased, et mudelid ennustavad dimetüülsulfidi abiootilisi tekkemehhanisme massiivsete ja tugevalt metalliliste atmosfääride puhul, kus subneptuunidel domineerib vesinik, katalüütiliste tsüklite kaudu, milles osalevad süsinikmonooksiid ja metüülradikaalid, mis tõstatab taas teema täpsema lähenemise kohta eksoplaneetide elamiskõlblikkuse hindamisel. Need tulemused rõhutavad taas nii planeetide atmosfääride mudelite valiku laiendamise kui ka K2-18b vaatluste jätkamise tähtsust, et suurendada analüüsiks kättesaadavat andmekogumit.
Mõni aasta tagasi tekitas võimaliku elamiskõlblikkuse teema huvi teadlaste ja avalikkuse seas ka Veenus, kui selle atmosfääris märgati fosfiini biomarkeri jälgi. Hiljem aga korrigeeriti selle kontsentratsiooni ning selgitati seda mudelitega, mis ei eeldanud mikroorganismide olemasolu planeedi atmosfääri ülemistes kihtides.