Grupa astronomów pod kierunkiem badaczy z Uniwersytetu Cambridge poinformowała o odkryciu w atmosferze egzoplanety K2-18b siarczku dimetylu i/lub disiarczku dimetylu. W komunikacie uczeni zaznaczyli, że związki te na Ziemi są wytwarzane wyłącznie przez organizmy żywe, jak fitoplankton.
Egzoplaneta K2-18b jest oddalona o około 124 lata świetlne od nas. Znajduje się w konstelacji Lwa, a jej gwiazdą macierzystą jest czerwony karzeł K2-18 znacznie mniejszy od Słońca. Świat ten jest 8,6 razy masywniejszy oraz 2,6 razy większy od Ziemi i został odkryty przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w 2015 roku. Już w momencie odkrycia badacze ustalili, że krąży on w ekosferze swojej gwiazdy, czyli w miejscu na orbicie, gdzie mogą panować warunki umożliwiające występowanie wody w stanie ciekłym, która jest kluczowym elementem w utrzymaniu warunków sprzyjających życiu. Przynajmniej życiu, jakie znamy.
W 2019 roku wykryto w atmosferze K2-18b parę wodną oraz ślady wodoru i helu (więcej na ten temat w tekście: Odkryto wodę w atmosferze Super-Ziemi K2-18b). W 2023 roku w atmosferze egzoplanety wykryto dwutlenek węgla oraz metan. Badacze dostrzegli wówczas również ślady siarczku dimetylu (więcej w tekście: Teleskop Webba wykrył metan i dwutlenek węgla w atmosferze egzoplanety K2-18 b).
W nowych badaniach zespół astronomów kierowany przez badaczy z Uniwersytetu Cambridge poinformował, że w atmosferze K2-18b obecny jest siarczek dimetylu (DMS) i/lub disiarczek dimetylu (DMDS) i to w dużych ilościach. Na Ziemi związki te są wytwarzane tylko przez organizmy żywe – różne mikroorganizmy, takie jak morski fitoplankton. Autorzy badań studzą emocje i podkreślają, że jakiś nieznany proces chemiczny może być źródłem tych związków.
Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „The Astrophysical Journal Letters” (DOI: 10.3847/2041-8213/adc1c8).
K2-18 b
Astronomowie zaintrygowani wcześniejszymi ustaleniami skierowali na K2-18 b Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. – Nie wiedzieliśmy na pewno, czy sygnał, który widzieliśmy ostatnio, był spowodowany przez DMS, ale już sama sugestia była wystarczająco ekscytująca, abyśmy przyjrzeli się planecie ponownie za pomocą JWST, używając innego instrumentu – powiedział profesor Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii w Cambridge, który kierował badaniami.
Do określania składu chemicznego atmosfer odległych światów astronomowie analizują światło gwiazdy przenikające przez atmosferę egzoplanety. Gdy K2-18b przechodzi na tle tarczy swojej gwiazdy, badacze obserwują spadek jasności, ale niewielka część światła, która dociera do Ziemi, a wcześniej przeszła przez atmosferę egzoplanety, pozwala określić jej skład.
Wcześniejsze obserwacje, w których wykryto ślady DMS, również były prowadzone z wykorzystaniem JWST. Jednak wówczas badacze skorzystali z instrumentów NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) i NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), które razem obejmują zakres bliskiej podczerwieni (0,8-5 mikronów). W niedawnych obserwacjach uczeni wykorzystali intrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) na JWST, który działa w zakresie średniej podczerwieni (6-12 mikronów).
– To niezależny dowód, wykorzystujący inny instrument niż wcześniej i inny zakres długości fal światła. Sygnał był silny i wyraźny – przyznał Madhusudhan.
Świat tętniący życiem?
DMS i DMDS to cząsteczki z tej samej rodziny chemicznej. Oba związki mają cechy widmowe, które mogą nakładać się na siebie w obserwowanym zakresie długości fal, chociaż dalsze, bardziej wnikliwe obserwacje pomogą odróżnić te dwie cząsteczki.
Jednak stężenia DMS i DMDS w atmosferze K2-18b są bardzo różne od tych na Ziemi, gdzie są one zazwyczaj poniżej jednej części na miliard. Na K2-18b ich sygnatury są tysiące razy silniejsze. Badacze szacują, że ponad dziesięć części na milion.
– Wcześniejsze prace teoretyczne przewidywały, że wysokie poziomy gazów na bazie siarki, takich jak DMS i DMDS, są możliwe na hyceanach. A teraz to zaobserwowaliśmy, zgodnie z przewidywaniami – powiedział Madhusudhan. Hyceany czy też światy hyceańskie – od angielskich słów hydrogen (wodór) i ocean – to klasa egzoplanet zaproponowana przez astronomów z Cambridge w 2021 roku. To światy wypełnione globalny oceanem z atmosferami bogatymi w wodór, które teoretycznie mogłyby sprzyjać rozwojowi życia. – Biorąc pod uwagę wszystko, co wiemy o tej planecie, świat hyceański z oceanem tętniącym życiem jest scenariuszem, który najlepiej pasuje do posiadanych przez nas danych – powiedział Madhusudhan.
DMS odkryto też na komecie
Chociaż wyniki obserwacji są intrygujące, to ważne jest, jak podkreśla Madhusudhan, żeby uzyskać większą ilości danych, zanim można będzie twierdzić, że zostało odkryte życie na odległym świecie. Istnieje możliwość, że jakieś nieznane dotąd procesy, które nie są związane z organizmami żywymi, mogą wytwarzać oba związki.
– Nasza praca jest punktem wyjścia dla wszystkich badań, które są teraz potrzebne do potwierdzenia i zrozumienia implikacji tych ekscytujących odkryć – przyznał Savvas Constantinou, współautor publikacji. – Ważne jest, abyśmy byli głęboko sceptyczni co do naszych własnych wyników, ponieważ tylko poprzez ciągłe testowanie będziemy w stanie osiągnąć punkt, w którym będziemy ich pewni. Tak właśnie musi działać nauka – dodał Madhusudhan.
Komentatorzy zalecają ostrożność w interpretacji wyników. W zeszłym roku naukowcy znaleźli ślady DMS na komecie, co sugeruje, że związek ten może on być wytwarzany w sposób nieorganiczny. – Życie jest jedną z opcji, ale jest jedną z wielu – powiedziała dr Nora Hänni z Instytutu Fizyki Uniwersytetu w Bernie, której badania wykazały obecność DMS na komecie. – Należałoby całkowicie wykluczyć wszystkie inne opcje, zanim można by było stwierdzić, że istnieje tam życie – dodała.
Źródło: University of Cambridge, Science Alert, The Guardian, fot. ESA/Hubble, M. Kornmesser/ Wikimedia Commons/ CC BY 4.0