Телескоп Джеймса Уэбба впервые обнаружил полутяжелую воду на экзопланете
Космический телескоп Джеймса Уэбба впервые зафиксировал полутяжелую воду в атмосфере экзопланеты WASP-39b. Это открытие дает ученым новый способ изучать, как формировались далекие планеты и как менялись их атмосферы.
Исследователи отмечают, что сама планета непригодна для жизни, однако новый метод может помочь в будущем изучать каменистые миры, где потенциально могут существовать условия для жизни.
Международная команда астрономов сообщила о новом достижении космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Впервые в истории ученые смогли с уверенностью обнаружить полутяжелую воду в атмосфере экзопланеты.
Речь идет о газовом гиганте WASP-39b, который расположен примерно в 700 световых годах от Земли в созвездии Девы. Именно эта планета уже давно привлекает внимание исследователей, ведь её атмосфера хорошо подходит для детального анализа. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv. В настоящее время работа проходит научное рецензирование.
Что такое полутяжелая вода
В отличие от обычной воды, полутяжелая вода содержит не обычный атом водорода, а его более тяжелый изотоп — дейтерий. Из-за этого небольшого отличия молекула имеет другую массу, а ее спектральный сигнал можно увидеть с помощью современных телескопов.
Именно это и удалось сделать телескопу Джеймса Уэбба. «Это дает нам самый подробный спектр пропускания любой экзопланеты на сегодняшний день», — отмечают авторы исследования.
Как удалось сделать открытие
Для анализа учёные использовали сразу четыре научных инструмента телескопа — NIRISS, NIRCam, NIRSpec и MIRI. Они исследовали свет, проходящий через атмосферу планеты во время её прохождения перед своей звездой. Такой метод позволяет определить, какие именно газы присутствуют в атмосфере.
Чтобы избежать ошибок, исследователи также смоделировали присутствие других веществ, в частности сероводорода, метана и синильной кислоты. Это помогло убедиться, что зафиксированный сигнал действительно принадлежит полутяжелой воде. По словам учёных, статистическая достоверность открытия составляет 4,81 сигмы, что является очень высоким показателем для подобных исследований.
Почему это открытие важно
Полутяжелая вода может рассказать ученым историю формирования планеты. Благодаря соотношению дейтерия и водорода исследователи могут понять, где именно родилась планета, как она мигрировала по своей звездной системе и теряла ли она атмосферу на протяжении миллиардов лет.
В случае с WASP-39b это соотношение оказалось примерно в 25 раз выше, чем в воде земных океанов. «Соотношение D/H значительно выше по сравнению с газовыми гигантами Солнечной системы», — отмечают авторы работы.
Почему на планете так много дейтерия
Учёные рассматривают сразу несколько возможных объяснений. Первая версия связана с тем, что WASP-39b — очень горячая планета. Температура её атмосферы достигает примерно 1000 градусов по Цельсию, а сила притяжения здесь сравнительно невелика. В таких условиях лёгкий водород быстрее покидает атмосферу и улетает в открытый космос, тогда как более тяжёлый дейтерий задерживается дольше. Из-за этого соотношение между ними постепенно меняется.
Другая гипотеза заключается в том, что планета сформировалась вдали от своей звезды — за так называемой «линией снега». Там накапливался лед, богатый дейтерием. Позже планета могла мигрировать ближе к своей звезде, уже сохранив эту химическую «подпись». «Наблюдения протозвездных льдов из этого региона показывают степень обогащения дейтерием, что согласуется с соотношением D/H, выведенным для WASP-39b», — объясняют исследователи. Впрочем, они добавляют, что эту гипотезу ещё нужно проверить с помощью детального химического моделирования.
Означает ли это, что на планете есть жизнь?
Нет. WASP-39b — это раскалённый газовый гигант, где жизнь в привычном для нас виде существовать не может. Однако именно методика, которую удалось проверить в ходе этого исследования, открывает новые возможности для астрономов. В будущем её можно будет применить к значительно меньшим каменистым экзопланетам, где могут существовать условия, схожие с земными.
«HDO пока остается наиболее доступным маркером благодаря своим выраженным спектральным характеристикам, и его обнаружение может стать возможным даже на умеренных каменистых экзопланетах в ближайшем будущем, где он мог бы служить потенциальным маркером пригодности для жизни», — подытожили авторы исследования. Учёные считают, что это открытие станет ещё одним важным шагом в исследовании далёких миров. Оно поможет лучше понять, как рождаются планеты, как меняются их атмосферы и где во Вселенной могут существовать условия для жизни. Об этом сообщает ScienceAlert.
30 июля наступил День экологического долга Земли (Earth Overshoot Day) — дата, после которой человечество начинает потреблять больше природных ресурсов, чем планета способна восстановить за один год.
