Днес на сървър за астрономически публикации се появи статия – приета вече за публикуване в рецензираното научно списание Astrophysical Journal Letters – за откриването на биосигнатури в атмосферата на екзопланетата K2-18b. Статията е свободно достъпна в пдф: https://arxiv.org/pdf/2504.12267

K2-18b обикаля по орбита с период около 33 дни около червено джудже с температура близо наполовина по-ниска, отколкото на слънцето. Самата планета има маса 8.6 пъти по-голяма от масата на земята и има радиус равен на 2.6 пъти земния радиус. Въпреки че планетата е значително по-близо до своето „слънце“, отколкото земята, заради много по-ниската температура на „слънцето“ в нейната система, планетата има температура подобна на Земята. С други думи, на нейната повърхност може да съществува течна вода, което я постава в категорията н така наречените обитаеми планети (habitable planets). Днес астрономите знаят за няколко десетки подобни екзопланети.

Бързам да направя дежурната уговорка – може не значи има – равновесната температура на планетата да позволява съществуването на вода, но може да имаме пред себе си парче камък без атмосфера и никаква вода. Пример – Луната, която се намира на същото разстояние от Слънцето, като Земята, и следователно отговаря на изискването на обитаемост, но е прекалено малка за да задържи атмосфера. Ролята на атмосферата, освен всичко друго, е да изравнява огромните разлики между дневната и нощната температури.

K2-18b беше открита през 1015 с помощта на космическия телескоп Кеплер, който беше създаден специално за търсене на екзопланети, по метода на пасажите – когато планетата минава между нас и собственото си „слънце“, планетата засенчва част от повърхността на „слънцето“ и блясъкът му намалява може да е с 1-2 процента, но за особено интересните малки планети, подобни на земята този ефект е процент от процента и намирането на подобни планети не е тривиална задача. Системата на K2-18b се намира на около 120 светлинни години от нас.

Не е изненадващо, че много астрономи – и аз не съм изключение – се занимават с характеризиране на атмосферите на подобни планети. Това е трудно занимание. Ние го правим от замята като получаваме спектри когато планетите преминават пред „слънцата“ си и малка (много малка!) част от светлината на звездата преминава през атмосферата на планетата (ако планетата има атмосфера). Така регистрирахме натрий в атмосферите на няколко гигантски планети. Но те са сравнително лесна „плячка“, защото са големи, с размерите на Юпитер. Потенциално обитаемите планети, като K2-18b изискват наблюдения от космоса, избягвайки влиянието на нашата собствена земна атмосфера. Точно това са направили Нику Мадхусудхан от Института по астрономия в Кеймбрижд и неговите колеги. Всъщност, те го правят систематично от няколко години – наблюдават K2-18b с всички възможни инструменти на големите съвременни космически телескопи. Наблюдения с „Хъбъл“ в близката инфрачервена област (в конкретния случай с дължина на вълната 1.1-1.7 микрона) показаха без съмнение, че планетата има атмосфера, но оставиха без отговор въпрос за химичния нейния състав – теоретични модели с вода и с метан еднакво добре обясняваха наблюденията. През 2023 година Мадхусудхан предположи, че на K2-18b има океан, скрит под водородна атмосфера – такива планети се обозначават с термина hycean world и даже не съм сигурен дали на български съществува адекватен превод (hycean е английски новологизъм, създаден от комбинирането на hydrogen и ocean).

Преди две години същият екип публикува нови наблюдения в същата близка инфрачервена област, но с „Джеймс Уеб“, според които на K2-18b има метан, а не вода. Те докладваха също и възможна регистрация на въглероден двуокис.

Новата статия продължава тези изследвания, отново с „Джеймс Уеб“, но на по-големи дължини на вълните – в така наречената средна инфрачервена област. Те са наблюдавали един пасаж (преминаване на планетата пред звездата, гледано от Слънчевата система) в областта 5-12 микрона.

Спектърът на поглъщане в атмосферата може да се види или на фигури 1-2 в тяхната статия, кили тук: 

Колкото по-високо минава снята линия (която всъчност е спектъра на поглъщане), толкова повече поглъщане има в атмосферата на планетата на дадена дължина на вълната. Според химическите модели на атмосферата, които авторите са направили, пиковете около 6.5-8 и 9-11 микрона се обясняват с две молекули: диметил сулфат и диметил дисулфат. Поглъщането от отделните молекули може да се види на фигура 2 в статията. Тези две молекули са показани със синя и лилава линии, съответно.

Кое прави тези две молекули специални? Те са органични молекули, които се произвеждат от водораслите и фитопланктона, а също и от някои бактерии. До голяма степен характерният мирис на море де дължи именно на тези молекули. Повече за тях може да се прочете тук:
https://en.wikipedia.org/wiki/Dimethyl_sulfide
https://en.wikipedia.org/wiki/Dimethyl_disulfide

Означава ли тази публикация, че човечеството е открило живот? Колкото и да ми се иска да кажа да, ще бъде прибързано. По обичайните причини – регистрацията на молекулите е на границата на статистическата значимост и все още имаме само рудиментарни разбирания за възможните химия и биология на живота на други планети.

За да се подобри статистическата значимост е ясно какво трябва да се направи – нужни са повече наблюдения на K2-18b. Това е сравнително лесно, трябва само да се убеди астрономическата общност, че изследванията са обещаващи и групата на Мадхусудхан или някоя друга група ще получи наблюдателно време за да го направи, ако дори вече не го е получила.

За решаване на втория проблем също са нужни повече наблюдения, но на други планети от за сега малобройната група на обитаемите – за да получим по-широка представа за характера на множество различни атмосфери, всяка със собствена химия и възможно – биология.

„Ню Йорк Таймс“ писа за тези резултати, и следващите дни популярните медии навярно ще бъдат затрупани с материали по темата, но има един аспект, който навярно ще бъде пропуснат: става дума за стила на работа на този екип. Основните резултати са описани на първите 5-6 страници. По-голямата част от останалия обем на тази статия – общо от 27 страници – е посветена на проверки: данните са обработени с няколко различни софтуера, корекции за различни инструментални ефекти са приложени или пропуснати за да се види какъв ефект имат върху резултат. Или пък част от наблюденията са пропуснати със същата цел. Правени са и различни химични модели. И това не е стил на работа само на Мадхусудхан и колегите му, така изобщо работи науката. В повечето случаи тези проверки не са публикуват толкова детайлно, статиите най-много да кажат – опитахме това, проверихме онова. Но тук „залогът“ е безкрайно по-голям (откриване на живот в друга планетна система!!), отколкото примерно изследването на периода на някоя двойна звезда, и авторите си дават сметка, че изследването им ще бъде подложено на особено внимателен и критичен анализ. Именно по тези причини безбройните филмчета на летящи чинии в ФБ или ЮТ е трудно да бъдат приети като доказателство за каквото и да е било – липсва им критичният поглед към материала.

Без съмнение през следващите години ще видим още много изследвания на K2-18b и други екзопланети, подобни на нея. Дори да не се потвърдят изводите на Мадхусудхан и колегите му, те отвориха нова врата за изследване на потенциални живот на други планети с помощта на двете молекули: диметил сулфат и диметил дисулфа.

 

https://www.youtube.com/watch?v=sPRr4DgMTxI