Astronomowie wykryli najbardziej obiecujące oznaki możliwej biosignatury poza Układem Słonecznym, chociaż pozostają ostrożni.
Korzystając z danych z teleskopu kosmicznego Jamesa Webba (JWST), astronomowie, kierowane przez University of Cambridge, wykryli chemiczne odciski palców dimetylowych (DMS) i/lub disiarczku dimetyl (DMD), w atmosferze egzoplanowej K2-18B, które krąży jego gwiazda w zwolnionej strefie.
Na Ziemi DMS i DMD są wytwarzane tylko przez życie, przede wszystkim życie drobnoustrojowe, takie jak fitoplankton morski. Chociaż nieznany proces chemiczny może być źródłem tych cząsteczek w atmosferze K2-18B, wyniki są najsilniejszym dowodem, ale życie może istnieć na planecie poza naszym Układem Słonecznym.
Obserwacje osiągnęły poziom istotności statystycznej „trzy-sigmatycznej”-co oznacza, że istnieje 0,3% prawdopodobieństwo, że wystąpiły przypadkowo. Aby osiągnąć zaakceptowaną klasyfikację odkrycia naukowego, obserwacje musiałyby przekroczyć próg pięciu sigma, co oznacza, że byłoby mniejsze prawdopodobieństwo 0,00006%, które wystąpiły przypadkowo.
Naukowcy twierdzą, że od 16 do 24 godzin obserwacji obserwacji z JWST może pomóc im osiągnąć najważniejsze znaczenie pięciu sigma. Ich wyniki są zgłaszane w listach astrofizycznych czasopism.
Wcześniejsze obserwacje K2-18b-które są 8,6 razy masywne i 2,6 razy większe niż Ziemia, i leży 124 lata świetlne w konstelacji LEO-zidentyfikowało metan i dwutlenek węgla w jego atmosferze. Po raz pierwszy odkryto cząsteczki na bazie węgla w atmosferze egzoplanet w strefie zamieszkania. Wyniki te były zgodne z prognozami planety „hikean”: mieszkalny świat pokryty oceanicznie pod atmosferą bogatą w wodór.
Jednak inny, słabszy sygnał wskazał na możliwość czegoś innego na K2-18b. „Nie wiedzieliśmy na pewno, czy sygnał, który widzieliśmy ostatnim razem, był spowodowany DMS, ale tylko wskazówka była na tyle ekscytująca, abyśmy mogli rzucić kolejne spojrzenie z JWST za pomocą innego instrumentu” – powiedział profesor Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii Cambridge, który prowadził badania.
Aby określić skład chemiczny atmosfery odległych planet, astronomowie analizują światło ze swojej gwiazdy macierzystej w miarę transportu planety lub przechodzi przed gwiazdą, jak widać z Ziemi. W miarę jak K2-18B, JWST może wykryć spadek jasności gwiazdowej, a niewielki ułamek światła gwiazd przechodzi przez atmosferę planety, zanim dotrze do Ziemi. Absorpcja niektórych świateł gwiazd w atmosferze planety pozostawia nadruki w widmie gwiezdnym, które astronomowie mogą połączyć, aby określić składowe gazowe gazy atmosfery egzoplanety.
Wcześniejsze, niepewne wnioskowanie DMS wykonano przy użyciu instrumentów Niriss JWST (spektrograf w bliskiej podczerwieni i spektrograf bez szczelinki) i NIRSPEC (spektrograf bliskiego podczerwieni), które razem obejmują zakres długości fal bliskiej podczerwieni (0,8-5 mikronów). Nowa, niezależna obserwacja wykorzystała MIRI (instrument środkowej podczerwieni) w zakresie w środkowej podczerwieni (6-12 mikronów).
„Jest to niezależna linia dowodów, używając innego instrumentu niż wcześniej i inny zakres światła długości fali, gdzie nie ma nakładania się z poprzednimi obserwacjami” – powiedział Madhusudhan. „Sygnał przeszedł silny i wyraźny”.
„To była niesamowita realizacja, widząc, jak wyniki pojawiają się i pozostają spójne podczas rozległych niezależnych testów i testów solidności”-powiedział współautor Måns Holmberg, badacz z Space Telescope Science Institute w Baltimore, USA.
DMS i DMD są cząsteczkami z tej samej rodziny chemicznej i przewiduje się, że oba będą biosignatury. Obie cząsteczki mają nakładające się cechy widmowe w obserwowanym zakresie długości fali, chociaż dalsze obserwacje pomogą rozróżnić dwie cząsteczki.
Jednak stężenia DMS i DMD w atmosferze K2-18B są bardzo różne niż na Ziemi, gdzie na ogół znajdują się poniżej jednej części na miliard objętości. Na K2-18B szacuje się, że są one tysiące razy silniejsze-ponad dziesięć części na milion.
„Wcześniejsze prace teoretyczne przewidziały, że na światach Hycean możliwe są wysokie poziomy gazów na bazie siarki, takich jak DMS i DMDS”-powiedział Madhusudhan. „A teraz obserwowaliśmy to, zgodnie z przewidywanym.
Madhusudhan mówi, że chociaż wyniki są ekscytujące, ważne jest, aby uzyskać więcej danych, zanim twierdzi, że życie znaleziono na innym świecie. Mówi, że chociaż jest ostrożnie optymistyczny, wcześniej mogą istnieć nieznane procesy chemiczne na K2-18B, które mogą tłumaczyć obserwacje. Współpracując z kolegami, ma nadzieję przeprowadzić dalsze prace teoretyczne i eksperymentalne w celu ustalenia, czy DMS i DMD mogą być wytwarzane nie-biologicznie na obecnie wywnioskowanym poziomie.
„Wnioskowanie tych cząsteczek biosignatury stwarza głębokie pytania dotyczące procesów, które mogą je tworzyć”-powiedział współautor Sarkut Sarkar z Cardiff University.
„Nasza praca jest punktem wyjścia dla wszystkich dochodzeń, które są teraz potrzebne do potwierdzenia i zrozumienia implikacji tych ekscytujących ustaleń”-powiedział współautor Savvas Constantinou, również z Cambridge's Institute of Astronomia.
„Ważne jest, abyśmy byli głęboko sceptyczni wobec naszych własnych wyników, ponieważ tylko przez testowanie i testowanie ponownie będziemy w stanie osiągnąć punkt, w którym jesteśmy w nich pewni” – powiedział Madhusudhan. „W ten sposób nauka musi działać”.
Chociaż nie twierdzi jeszcze o ostatecznym odkryciu, Madhusudhan mówi, że przy potężnych narzędziach, takich jak JWST i przyszłe planowane teleskopy, ludzkość podejmuje nowe kroki w kierunku odpowiedzi na to, że najważniejsze pytania: czy jesteśmy sami?
„Za dziesięciolecia możemy w tym momencie spojrzeć wstecz i rozpoznać, że żywy wszechświat przyszedł w zasięgu ręki” – powiedział Madhusudhan. „To może być punkt zwrotny, w którym nagle podstawowe pytanie, czy jesteśmy sami we wszechświecie, jest to, na które możemy odpowiedzieć”.
James Webb Space Telescope to współpraca między NASA, ESA i Canadian Space Agency (CSA). Badania są wspierane przez brytyjską dotację na badania nad badaniami i innowacją (UKRI).