Das James-Webb-Weltraumteleskop hat Hinweise darauf gefunden, dass ein Planet außerhalb unseres Sonnensystems möglicherweise von einem Ozean aus Wasser bedeckt ist.
Astronomen können nicht direkt auf die Oberfläche des Planeten namens K2-18 b blicken, aber Webb analysierte seine Atmosphäre auf Hinweise darauf, was sich darunter befinden könnte.
Die Ergebnisse lassen diesen nur 120 Lichtjahre entfernten Planeten immer mehr wie einen Ort aussehen, der für Leben bewohnbar sein könnte.
Eine künstlerische Darstellung des Teleskops.
NASA
Die potenziell bahnbrechendste Entdeckung des NASA-Observatoriums – und die, bei der man am meisten vorsichtig sein sollte – ist ein Hinweis auf ein Molekül namens Dimethylsulfid (DMS), von dem nur bekannt ist, dass es aus dem Leben stammt.
„Wir könnten buchstäblich die ersten Schritte zur Identifizierung von Leben anderswo sehen“, sagte Nikku Madhusudhan, ein Astronom an der Universität Cambridge, der die neue Forschung leitete, gegenüber Insider.
Obwohl diese Daten faszinierend sind, sind sie unsicher und sind es auch nicht ein eindeutiger Nachweis dieses Moleküls. Es ist noch zu früh, von „Aliens“ zu sprechen, aber die Astronomen sind bestrebt, die Sache weiter zu untersuchen.
Dimethylsulfid wäre ein lebenslanger Beweis
Das Einzige, von dem bekannt ist, dass es DMS produziert, ist Leben, hauptsächlich Phytoplankton in den Ozeanen der Erde. Wenn es also auf K2-18 b bestätigt würde, wäre es dort unten ein „sehr guter Beweis für irgendeine Art biologischer Aktivität“, sagte Madhusudhan.
Eine solch außergewöhnliche Entdeckung erfordert jedoch außerordentlich starke Beweise.
Als Madhusudhans Team die neuen Webb-Daten verarbeitete, um eine bestimmte Art von Instrumentenfehler nachzuahmen, verschwand das Signal für DMS.
Das spricht stark gegen die Existenz des Moleküls auf K2-18 b. Dies ist einer der Gründe, warum Astronomen bei dieser möglichen Entdeckung äußerst vorsichtig sind und einen weiteren Blick auf den Planeten benötigen.
Hier ist eine Möglichkeit, das mögliche DMS-Ergebnis ins rechte Licht zu rücken: Einige Wissenschaftler haben die Skala „Confidenz der Lebenserkennung“ (CoLD) entwickelt, um die Stärke der Beweise für außerirdisches Leben auf einer Skala von eins (schwach) bis sieben (stark) einzustufen. .
Das sei höchstens Stufe eins, sagte Madhusudhan. Es kann sein, dass es die Skala überhaupt nicht erreicht, es sei denn, eine andere Reihe von Beobachtungen findet das gleiche Signal.
Eine Illustration der CoLD-Skala zur Bestimmung des Vertrauens in die Erkennung von außerirdischem Leben.
NASA/Aaron Gronstal
„Bevor man die Möglichkeit außerirdischen Lebens in Betracht zieht, ist noch viel mehr Arbeit erforderlich, beginnend mit einer über jeden Zweifel erhabenen Bestätigung des Vorhandenseins von DMS“, sagte Doriann Blain vom Max-Planck-Institut für Astronomie, die zuvor K2 untersucht hat -18 geb.
Madhusudhan stimmt zu. Er hofft, bis nächstes Jahr um diese Zeit neue Ergebnisse aus neuen Webb-Beobachtungen veröffentlichen zu können, die weitere Beweise für oder gegen das Vorhandensein von DMS auf K2-18 b liefern.
„Unsere Entdeckung ist von der Art, dass man, wenn sie überlebt, in zehn Jahren einen Blick darauf werfen und sagen wird: Nun ja, da hat alles angefangen“, sagte Madhusudhan.
Webb löst das Rätsel um das „fehlende Methan“.
Was aus den Daten klar hervorgeht und für sich genommen bahnbrechend ist, ist, dass Webb Methan in der Atmosphäre von K2-18 b entdeckt hat.
Die Entdeckung löst ein jahrzehntelanges Problem des „fehlenden Methans“, bei dem Astronomen wussten, dass es in der Atmosphäre bestimmter Planeten Methan geben sollte, es aber einfach nicht finden konnten.
Methan zu finden ist wichtig, weil es Kohlenstoff enthält, ein Grundelement für das Leben, wie wir es kennen.
„Selbst die grundlegendste Sache, die wir sagen – dass wir kohlenstoffbasierte Moleküle gefunden haben – ist eine riesige Revolution auf diesem Gebiet“, sagte Madhusudhan.
Um diese Ergebnisse zu bestätigen, ist eine umfangreichere Beobachtung von K2-18 b erforderlich. Im Laufe des nächsten Jahres hat Madhusudhan zusammen mit Webb Zeit, um den Planeten genauer zu beobachten, ebenso wie ein anderes Team von Astronomen.
Webb entdeckte Moleküle in der Atmosphäre des Planeten, die Hubble nicht sehen konnte
Mit einer 2,6-fachen Größe der Erde und einer 8,6-fachen Masse ist K2-18 b nicht der Planetentyp, den Wissenschaftler traditionell in Betracht ziehen, wenn sie nach außerirdischem Leben suchen.
Es ist ein „Sub-Neptun“ oder ein „Mini-Neptun“. Sein Inneres ist wahrscheinlich eher mit Eis als mit Gestein gefüllt. Wie Blain es ausdrückte: „K2-18 b ist nicht gerade ein Erdzwilling.“
Frühere Beobachtungen dieses Planeten mit dem Hubble-Weltraumteleskop deuteten jedoch darauf hin, dass sich in seiner Atmosphäre Wasserdampf befinden könnte. Das war so faszinierend, dass Madhusudhan und seine Mitarbeiter Anfang des Jahres gemeinsam mit Webb einen Blick darauf wirften.
Wenn Sternenlicht die Atmosphäre von K2-18 b passiert, absorbieren die Moleküle in der Luft dort einige Lichtwellenlängen und reflektieren andere. Durch die Analyse, welche Wellenlängen es durch das gesamte Infrarotspektrum des Lichts zur Erde schaffen und auf sie scheinen, kann Webb die einzigartigen „spektralen“ Fingerabdrücke verschiedener Verbindungen in der Atmosphäre identifizieren.
Webb kann diese Spektren in viel höherer Auflösung analysieren als Hubble. Die am Montag von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation veröffentlichten Ergebnisse waren eindeutig: In dieser Atmosphäre befinden sich wahrscheinlich Kohlendioxid und Methan.
Spektren von K2-18 b, die mit Webbs NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) und NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) aufgenommen wurden, zeigen eine Fülle von Methan und Kohlendioxid in der Atmosphäre des Exoplaneten sowie einen möglichen Nachweis von a Molekül namens Dimethylsulfid (DMS).
Illustration: NASA, CSA, ESA, R. Crawford (STScI), J. Olmsted (STScI), Wissenschaft: N. Madhusudhan (Cambridge University)
Diese Erkenntnisse, die voraussichtlich in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht werden, bringen einen neuen Planetentyp auf die Karte bei der Suche nach außerirdischem Leben.
Mini-Neptune galten in der Vergangenheit nicht als die besten Kandidaten für außerirdisches Leben, aber sie scheinen der häufigste Planetentyp in unserer Galaxie zu sein. Jetzt können Astronomen mit Webbs Leistung genau sehen, was sich in ihrer Atmosphäre befindet.
„Es eröffnet andere Möglichkeiten“, sagte Eliza Kempton, eine Astronomin an der University of Maryland, die sich auf die Spektren der Atmosphären von Exoplaneten spezialisiert hat, gegenüber Insider.
„Dies ist der erste Planet, der kleiner als Neptun ist und uns ein wunderschönes Spektrum zeigt. Darauf haben wir schon lange gewartet“, sagte sie.
Dies könnte eine neue Art von Welt sein: der „Hycean“-Planet
Planet K2-18 b könnte der erste bekannte „Hycean“-Welt sein – ein theoretischer Planetentyp mit einer dicken Wasserstoffatmosphäre und einer Oberfläche, die von einem Ozean aus Wasser bedeckt ist.
Laut Markus Scheucher, der einige dieser Modelle leitete, stimmen die Webb-Beobachtungen von K2-18 b „bemerkenswert gut mit Modellen überein, die die Atmosphären hykäischer Welten vorhersagen“.
Das Vorhandensein von Methan und Kohlendioxid ohne Ammoniak „würde darauf hindeuten, dass ein Ozean mit der Atmosphäre interagiert“, sagte Scheucher vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in einer E-Mail zu Insider.
„Basierend auf dem, was wir über die Funktionsweise der atmosphärischen Chemie wissen, gibt es keine andere Erklärung“, sagte Madhusudhan, der das Team leitete, das 2021 erstmals Hycean-Welten vorschlug.
Dennoch ist sich Kempton nicht so sicher und sagte, es müssten weitere Modellierungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die von Webb beobachteten Signaturen nur aus einem Ozean stammen könnten.
Da die Erforschung der Hycea-Atmosphäre noch so neu ist, ist es möglich, dass Wissenschaftler noch keine anderen Prozesse entdeckt haben, die zu dem in der Atmosphäre von K2-18 b nachgewiesenen Kohlendioxid und Methan führen könnten.
„Ich würde mir solche Studien wünschen, die sich wirklich mit der Frage befassen: ‚Ist das eine einzigartige Signatur eines Wasserozeans oder nicht?‘ – weil es so ein indirektes Argument ist – bevor ich wirklich sagen würde, dass sich darunter flüssiges Wasser befindet“, sagte Kempton zu Insider.
Wenn es den Ozean gäbe, bestehe die Möglichkeit, dass er zu heiß für Leben sei, sagte Madhusudhan.
Korrektur: 13. September 2023 – In einer früheren Version dieses Artikels wurde die frühere Zugehörigkeit von Doriann Blain falsch angegeben. Blain ist derzeit am Max-Planck-Institut für Astronomie, studierte aber K2-18 b an einer anderen wissenschaftlichen Einrichtung.
Diese Geschichte wurde aktualisiert. Es wurde ursprünglich am 12. September 2023 veröffentlicht.
Die Insider-Wissenschaftsreporterin Marianne Guenot hat zu dieser Geschichte beigetragen.
