Ένας εξωπλανήτης με καθαρό ουρανό και νερό! Clear skies reveal water on distant Neptune-sized planet

Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη με τον καθαρό ουρανό και τους υδρατμούς. The planet HAT-P-11b, shown in an artist's illustration, is the first Neptune-size world outside our solar system where astronomers have detected water. ILLUSTRATION BY DAVID A. AGUILAR, HARVARD-SMITHSONIAN CENTER FOR ASTROPHYSICS

Η καθαρή από σύννεφα ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη στο μέγεθος του Ποσειδώνα επέτρεψε στους αστρονόμους να εντοπίσουν ίχνη νερού, με τη μορφή υδρατμών. Είναι ο μικρότερος μέχρι σήμερα πλανήτης εκτός του ηλιακού μας συστήματος, στον οποίο αναλύεται η χημική σύνθεση της ατμόσφαιράς του και ανιχνεύεται νερό. Έως τώρα, μόνο γιγάντιοι εξωπλανήτες σαν τον Δία είχε καταστεί εφικτό να μελετηθούν με αυτό τον τρόπο και να βρεθούν υδρατμοί σε αυτούς, καθώς όλοι σχεδόν οι μικρότεροι κόσμοι που έχουν μέχρι σήμερα βρεθεί, καλύπτονται από πυκνά νέφη που εμποδίζουν τις παρατηρήσεις.

Η ανακάλυψη

Έχει μέγεθος παρόμοιο με του Ποσειδώνα αλλά δεν έχει νέφη και διαθέτει υδρατμούς. This artist’s illustration depicts the alien planet HAT-P-11b, which shows signs of water in its atmosphere, as the exoplanet crosses in front of its parent star. As starlight passes through the puffed-up atmosphere surrounding the planet, shown here in orange, scientists can detect its composition. Credit: NASA/JPL-Caltech

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ χρησιμοποίησαν τρία διαστημικά τηλεσκόπια (Hubble, Spitzer, Kepler) για να αναλύσουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη ΗΑΤ Ρ-11b, ο οποίος βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο στον αστερισμό του Κύκνου, σε απόσταση περίπου 124 ετών φωτός από τη Γη. Η διάμετρός του είναι σχεδόν τετραπλάσια του δικού μας πλανήτη.

A plot of the transmission spectrum for exoplanet HAT-P-11b, with data from NASA's Kepler, Hubble and Spitzer observatories combined. The results show a robust detection of water absorption in the Hubble data. Transmission spectra of selected atmospheric models are plotted for comparison. Image Credit: NASA/ESA/STScI

Η ανίχνευση των υδρατμών έγινε με φασματοκοπική ανάλυση των χρωμάτων του φωτός, που ο εξωπλανήτης απορροφά, καθώς περνά μπροστά από το άστρο του. Όταν μια ατμόσφαιρα περιέχει μόρια νερού, τότε αυτά απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος του αστρικού φωτός και έτσι αφήνουν τη δική τους διακριτή χημική «υπογραφή» στο φως που ταξιδεύει και φθάνει μέχρι τους φασματογράφους των τηλεσκοπίων. Η ατμόσφαιρά του εξωπλανήτη, σύμφωνα με τους υπολογισμούς, περιέχει περίπου 90% υδρογόνο (είτε ως αέριο, είτε δεσμευμένο σε μόρια νερού), καθώς και σημαντικές ποσότητες υδρατμών. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

To νερό

This artist's illustration shows what the skies may look like on different alien planets. On the left is a cloudy planet, while on the right is a planet with clear skies that may resemble the sky of exoplanet HAT-P-11b, a Neptune-size world thought to have water in its atmosphere. Credit: NASA

Στόχος των επιστημόνων είναι να κάνουν κάτι ανάλογο σε ολοένα μικρότερους βραχώδεις εξωπλανήτες, ώσπου για πρώτη φορά να καταφέρουν να ανιχνεύσουν νερό σε έναν πλανήτη σαν τη Γη. Το νερό, σύμφωνα με όσα ξέρουμε από την γήινη βιολογία τουλάχιστον, αποτελεί ζωτικό συστατικό για την ύπαρξη ζωής.

Πάντως ο ΗΑΤ Ρ-11b, που είναι κυρίως αέριος και μάλλον χωρίς βραχώδη επιφάνεια, αλλά μόνο με στερεό πυρήνα, περιφέρεται πολύ κοντά στο άστρο του, κάνοντας μια πλήρη περιστροφή σε μόνο πέντε γήινες ημέρες. Αναπτύσσει, έτσι, θερμοκρασίες άνω των 600 βαθμών Κελσίου, οπότε θεωρείται πολύ καυτός για να φιλοξενεί κάποια μορφή ζωής.

This image from the Hubble Space Telescope shows the star HAT-P-11 (center), which has a Neptune-size planet that is the smallest yet known to have water in its atmosphere. The planet, HAT-P-11b, is not visible in this image. The other bright object seen here is another star. Credit: NASA, ESA, J. Fraine

Το υπό κατασκευή διαστημικό τηλεσκόπιο «James Webb» της NASA, το οποίο αναμένεται να αντικαταστήσει το «Χαμπλ» το 2018, θα έχει αυξημένες δυνατότητες μελέτης της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών και ανίχνευσης τυχόν «βιο-υπογραφών» σε αυτές, δηλαδή χημικών αερίων με πιθανή βιολογική προέλευση, όπως οξυγόνο (από φωτοσύνθεση), μεθάνιο (από μικροοργανισμούς) κ.α.

Το μόριο του νερού είναι κοινό στο σύμπαν, καθώς οπουδήποτε υπάρχει υδρογόνο και οξυγόνο, το νερό σχηματίζεται με φυσικό τρόπο. Ακόμη και μερικές ηλιακές κηλίδες, όταν είναι πιο ψυχρές, περιέχουν ίχνη υδρατμών.