RW Space

Если и есть какое-то химическое вещество, вызывающее ажиотаж в поисках биосигнатур в других мирах, то это метан. Это непростая задача, поскольку он имеет как биотические, так и абиотические источники.

Но обнаружение его в атмосфере экзопланеты означает, что планета заслуживает более пристального изучения.

Метан привлекает научное внимание главным образом из-за его кратковременность в атмосфере планеты. Метан не может долго противостоять свету звезд, по крайней мере, в земной атмосфере. Он поддается фотодиссоциации и нуждается в постоянном пополнении, чтобы поддерживать свое присутствие в атмосфере.

Если на каменистой планете много метана, то источник должен быть массивным, что делает вероятным биотический источник. На Земле в результате биологической деятельности образуется огромное количество метана.

Метаболически метан получить несложно.

Метан широко распространен в нашей Солнечной системе, хотя и не всегда в изобилии. Насколько ученые могут сказать, все это абиотично. Это можно объяснить такими процессами, как серпентинизация.

Серпентинизация — это естественный абиотический процесс, в котором участвуют вода, углекислый газ и минерал оливин. Оливин распространен на Земле и является основным компонентом верхней мантии нашей планеты. Мы также обнаружили его на Луне, Марсе и некоторых астероидах.

Недавно космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил метан в атмосфере WASP-80b, газового гиганта, масса которого вдвое меньше массы Юпитер. WASP-80b вращается вокруг звезды главной последовательности K-типа возрастом около 1,5 миллиардов лет. WASP 80 находится на расстоянии около 162 световых лет от нас, а WASP-80b — единственная планета, обнаруженная вокруг звезды на данный момент.

Поскольку WASP-80b является газовым гигантом, жизнь исключена, за исключением некоторых экстремальных научно-фантастических сценариев. Но серпентинизация оливина, самого известного абиотического источника метана, также исключается, поскольку WASP-80b не является каменистой планетой. Но найти ее по-прежнему интересно.

Отчасти это потому, что теперь мы можем сравнить экзопланету с метансодержащими атмосферами Урана и Нептуна в нашей Солнечной системе. Это может только помочь нам лучше понять будущие обнаружения метана.

Новая статья, опубликованная в журнале Nature, представляет это обнаружение. Он называется «Метан в атмосфере теплой экзопланеты WASP-80b». Ведущий автор — Тейлор Белл, аспирант из Института экологических исследований в районе Залива.

WASP-80b — теплый Юпитер. Его температура составляет около 550 градусов Цельсия (1025 F; 825 К). Таким образом, он находится между горячими Юпитерами, такими как HD 209458 b (первая обнаруженная транзитная экзопланета), и холодными Юпитерами, такими как самая большая планета нашей Солнечной системы. Температура нашего Юпитера составляет около 112 градусов Цельсия (235 F; 125 К).

Температура – ​​важный момент. В атмосферах экзопланет наблюдается нехватка обнаружений метана, поэтому на данном этапе игры каждое обнаружение играет важную роль в разработке теории атмосферы и руководстве последующими исследованиями.

Температура WASP-80b ставит это в » интересный переходный режим, в котором равновесные химические модели предсказывают, что в спектрах пропускания и излучения планеты должны быть заметные особенности CH4 и CO/CO2…», — объясняют авторы исследования.

WASP-80b действительно близок к этому. это красный карлик, и его обращение по орбите занимает всего три дня. Поскольку планета находится так далеко и так близко к своей звезде, даже мощный JWST не может ее увидеть. Вместо этого астрономы использовали JWST для изучения совокупного света звезды и планеты во время транзитов и затмений.

Такие телескопы, как Хаббл и Спитцер, обнаружили не так много метана в атмосферах экзопланет. оба могут наблюдать в инфракрасном диапазоне, хотя и не так, как JWST. Отсутствие обнаружений побудило ученых разработать теоретические объяснения того, как метан может быть истощен в атмосфере. Высокая металличность, высокий внутренний тепловой поток и другие причины были исследованы как механизмы истощения метана.

Поскольку JWST теперь обнаружил метан, это поднимает важный вопрос.

«Однако это Окончательное обнаружение метана во всей атмосфере WASP-80b с помощью JWST-спектроскопии низкого разрешения поднимает вопрос, в какой степени прошлые случаи отсутствия обнаружения были затронуты редким охватом длин волн и точностью, достижимой с помощью HST и Spitzer», — пишут авторы. p>

Поэтому, если астрономы продолжат обнаруживать метан в атмосферах экзопланет, нам, возможно, придется изменить наше представление о метане как о биосигнатуре.

«Поскольку мы находим метан и другие газы на экзопланетах, мы продолжим расширить наши знания о том, как химия и физика работают в условиях, отличающихся от тех, что есть на Земле и, возможно, когда-нибудь в ближайшее время, на других планетах, которые напоминают нам о том, что мы имеем здесь, дома», — написали авторы в блоге НАСА. p>

Исследователи объясняют, что обнаружение экзопланет с метаном в атмосфере также помогает нам понять нашу Солнечную систему.

«НАСА имеет опыт отправки космических аппаратов к газовым гигантам в нашей Солнечной системе для измерения количество метана и других молекул в их атмосферах», — пишут авторы.

«Теперь, измерив тот же газ на экзопланете, мы можем начать проводить эксперимент «яблоки к яблокам». » Сравните и посмотрите, соответствуют ли ожидания от Солнечной системы тому, что мы видим за ее пределами.»

Исследователи также говорят, что измерение метана рядом с водой помогает определить, как и где образовалась планета.

«Например, путем измерения количества метана и воды на планете, мы можем сделать вывод о соотношении атомов углерода к атомам кислорода», — пишут они.

«Ожидается, что это соотношение будет меняться в зависимости от того, где и когда в их системе образуются планеты. » Астрономы могут использовать эти данные, чтобы определить, сформировалась ли планета близко к своей звезде или сформировалась дальше, а затем мигрировала внутрь.

JWST, вероятно, не закончился с WASP-80b. Эти данные получены с помощью инструмента NIRCam космического телескопа. Будущие наблюдения MIRI и NIRCam позволят исследовать планету на разных длинах волн, что должно обнаружить другие молекулы углерода, такие как окись углерода и диоксид углерода.

«Наши результаты заставляют нас думать, что мы сможем наблюдать другие углеродные молекулы. богатые молекулы, такие как окись углерода и диоксид углерода, позволяют нам нарисовать более полную картину условий в атмосфере этой планеты», — объясняют исследователи.

Метан привлекает всеобщее внимание из-за своей связи с биологией. , это исследование показывает нам другую сторону метана. Это может помочь нам понять, как и где образовались некоторые планеты и мигрировали ли они.

Обнаружение метана на экзопланетах поможет нам лучше понять атмосферу экзопланет. Они могут даже помочь нам понять нашу Солнечную систему, о которой у нас до сих пор так много вопросов.

JWST призван сыграть ключевую роль в расширении наших знаний о метане и атмосфере.

«Одно ясно: путь открытий космического телескопа Джеймса Уэбба полон потенциальных сюрпризов», — говорят авторы.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.