Raziskovanje sveta, morda primernega za življenje

Še pred tridesetimi leti so astronomi iskali dokaze, da planeti krožijo okoli zvezd, ki niso naše sonce. Danes je jasno, da jih je samo v naši galaksiji na milijarde, z različnimi metodami odkrivanja so jih sicer do zdaj potrdili (le) nekaj več kot 5500. Naslednje veliko vprašanje seveda je, ali se je na katerem izmed njih razvilo življenje. Ustrezne razmere zdaj iščejo z Webbom.

Življenje, kakršno poznamo, lahko za seboj pušča kemične odtise, ki jih odkrivamo že s trenutno tehnologijo. Naše najmočnejše orodje za pridobivanje vsaj približnega odgovora na v uvodu zastavljeno vprašanje je vrhunski vesoljski teleskop Jamesa Webba.

Te dni so v reviji Astrophysical Journal Letters objavili rezultate opazovanja eksoplaneta K2-18b, ki okoli svoje zvezde kroži v tako imenovani coni življenja; gre za ravno pravšnjo oddaljenost od zvezde, da bi od nje dobil toliko energije, da bi bila na planetu lahko ustrezna temperatura za obstoj tekoče vode (vendar pozor, to je le eden od dejavnikov). Odkritje, kot so zapisali pri Nasi in Esi, ki upravljata teleskop, dodaja k raziskavam, da bi lahko šlo za tako imenovani »vodikoceanov« planet (angleško hycean, skovanka iz besed hydrogen, vodik, in ocean), torej planet z atmosfero, bogato z vodikom, in površjem, prekritim z oceanom. Webb je v atmosferi zaznal ogljikove molekule, med njimi metan in ogljikov dioksid.

K2-18b je odkril Keplerjev teleskop, s katerim so odkrili večino danes znanih eksoplanetov. Že pred leti si ga je nato ogledoval Hubblov teleskop, prav njegova odkritja pa so vodila v nova opazovanja.

Planet kroži okoli rdeče pritlikave zvezde K2-18 in leži 120 svetlobnih let od Zemlje, v ozvezdju Leva. Ima približno 8,6-kratno maso Zemlje, po velikosti pa se uvršča med planete, večje od Zemlje in manjše od Neptuna, takšnega predstavnika v našem osončju ni. Zvezdo obkroži v 33 dneh. Leta 2019 so v njegovi atmosferi zaznali vodno paro.

Webbov prvi eksoplanet

Ideja, da gre za »vodikocean«, je še posebej zanimiva, ker bi razmere, predvsem tekoča voda, lahko dovoljevale obstoj življenja. Do zdaj tako sestavljenega sveta še niso potrdili, prav tako še niso povsem pretresli modelov, kako bi se razvijala dinamika med podnebjem in površjem. V študiji, maja objavljeni v reviji Astrophysical Journal, so raziskovalci ugotavljali, da debela atmosfera z veliko vodika še zdaleč ni takšna kot naša, v kateri so tudi težji elementi. Sestava atmosfere odloča, koliko sončne svetlobe prepušča in kako toplo bo ozračje. Vodik bi, če bi bil v ozračju planeta v takšni orbiti, kakršna je Zemljina okoli Sonca, povzročil višji tlak, temperature bi hitro narasle in oceani bi zavreli. Če pa bi bile orbite drugačne, da bi denimo »vodikocean« bil od zvezde bolj oddaljen, bi lahko bile temperature ustreznejše.

Molekula, ki jo pri nas proizvajajo živa bitja

»Naše ugotovitve poudarjajo pomembnost širokega razmišljanja, kakšno bi lahko bilo ustrezno okolje za razvoj življenja,« je poudaril Nikku Madhusudhan, profesor na cambriški univerzi, prvopodpisani avtor raziskave o planetu K2-18b. »Običajno se v iskanju življenja osredotočamo na skalnate planete, so pa veliki svetovi lahko veliko ugodnejši za analize atmosfere.« Večje količine metana in ogljikovega dioksida in odsotnost amonijaka podpirajo hipotezo, da je pod vodikovo atmosfero ocean. Morda so zaznali tudi molekulo dimetil sulfid (DMS) – na našem planetu molekulo prepoznamo po značilnem vonju, ki nastane denimo pri kuhanju nekaterih vrst zelenjave, predvsem koruze, zelja, rdeče pese, in morskih sadežev. Molekulo na Zemlji proizvajajo živa bitja, v našo atmosfero se sprošča kot produkt fitoplanktona in drugih morskih organizmov. Za potrditev DMS na eksoplanetu K2-18b pa bodo potrebna dodatna opazovanja.

Kje so nezemljani in ali jih bomo prepoznali?

Kljub vsemu naštetemu to nikakor še ne pomeni, da so na planetu živa bitja. Velikost – planet je 2,6-krat večji od našega – nakazuje, da je plašč planeta verjetno sestavljen iz ledu, podobno kot pri Neptunu, vendar ima vseeno lahko vodik v atmosferi in oceansko površje. Pri tem tudi v tej študiji opozarjajo, da je ocean lahko preprosto prevroč, da bi bil primeren za živa bitja, morda je tudi že izhlapel.

»Takšni planeti v našem osončju ne obstajajo, a so planeti, nekoliko manjši od Neptuna, najbolj tipični planeti v galaksiji. To je najbolj podroben spekter oziroma kemični odtis planeta, ki je nekoliko manjši od Neptuna in leži na za življenje primerni oddaljenosti od svoje zvezde. Tako smo lahko razvozlali, kakšne molekule so v ozračju,« je pojasnil astronom Subhajit Sarkar z univerze v Cardiffu.

Študije eksoplanetov so zahtevne, saj jih zastirajo njihove lastne zvezde. Planet je treba ujeti, ko potuje pred svojo zvezdo, s tako imenovano tranzitno metodo so K2-18b leta 2015 tudi odkrili. Ko planet zakroži pred zvezdo, gledano z našega zornega kota, se njena svetlost nekoliko zmanjša, delček svetlobe pa potuje skozi planetovo atmosfero in nato doseže naše detektorje, v tem primeru nadvse občutljive instrumente Webbovega teleskopa. Iz spektra svetlobe lahko razberejo, kakšni plini so v ozračju, so pojasnili pri Esi in Nasi. »Ta rezultat je bil mogoč zaradi izjemne občutljivosti Webba, ki omogoča odlično zaznavanje spektrov pri samo dveh tranzitih planeta. Za primerjavo, eno samo opazovanje planeta z Webbom je bilo primerljivo z osmimi opazovanji s Hubblom,« je pojasnil Madhusudhan.

Planet ostaja v središču pozornosti, Webb ga bo premeril še z instrumentom MIRI ali srednje infrardečim instrumentom. »Naš cilj je identificirati življenje na eksoplanetu, kar bi spremenilo tudi pogled na nas same in naš prostor v vesolju. Že te ugotovitve so korak proti boljšemu razumevanju vodikoceanovih svetov,« je sklenil Madhusudhan.

Vesoljski teleskop Jamesa Webba je začel delovati lani poleti in od takrat tako strokovno kot laično javnost navdušuje s posnetki vesolja in zanimivimi odkritji. Teleskop se ponaša s 6,5 metra širokim glavnim zrcalom, ki je sestavljeno kot satovje osemnajstih zrcal, prevlečenih z zlatom. Opremljen je s štirimi kamerami in spektroskopi, ki se med seboj dopolnjujejo: bližnje infrardečo kamero NIRCam, bližnje infrardečim spektrografom NIRSpec, srednjevalovno infrardečim instrumentom MIRI in spektroskopom NIRRIS. Medtem ko Hubble vesolje opazuje v vidni svetlobi iz Zemljine orbite, Webb deluje v infrardečem spektru, »nastanjen« pa je 1,5 milijona kilometrov od Zemlje, v točki L2. Webbov teleskop je skupni projekt ameriške, evropske in kanadske vesoljske agencije.