(ESA/ฮับเบิล, เอ็ม. คอร์นเมสเซอร์)
ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างออกไปเพียง 111 ปีแสง นักดาราศาสตร์เพิ่งค้นพบที่น่าตื่นเต้นอย่างมาก: พวกมันตรวจพบน้ำ
มากถึงร้อยละ 50 ของบรรยากาศของ K2-18b อาจเป็นไอน้ำ แต่แตกต่างจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดยักษ์อื่นๆ ที่มีการตรวจพบน้ำในชั้นบรรยากาศ K2-18b นั้นเป็นซุปเปอร์โลก มันอาจเป็นหินเหมือนโลกดาวอังคารและดาวศุกร์-
การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในเขตเอื้ออาศัยได้โดยทั่วไปเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราเข้าใจบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เป็นหินในเขตเอื้ออาศัยได้ในวงโคจรใกล้ดาวแคระแดงด้วย
“การค้นพบน้ำในโลกที่อาจเอื้ออาศัยได้นอกเหนือจากโลกนั้นน่าตื่นเต้นอย่างไม่น่าเชื่อ” แองเจลอส เซียราส นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน กล่าว
"K2-18b ไม่ใช่ 'Earth 2.0' เพราะมันหนักกว่ามากและมีองค์ประกอบบรรยากาศที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม มันทำให้เราเข้าใกล้การตอบคำถามพื้นฐานมากขึ้น: โลกมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวหรือไม่"
K2-18b ถูกค้นพบในปี 2558 และเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ค่อนข้างยุ่งยากในการระบุ เรารู้ว่ามันโคจรรอบดาวแคระแดงที่มีชื่อว่าเค2-18ค่อนข้างใกล้เคียง โดยทำให้วงกลมเสร็จทุกๆ 33 วัน นอกจากนี้ระดับการฉายรังสีของดวงดาวยังอยู่ที่คล้ายกับของโลก(ยกเว้นกิจกรรมการแฟลร์สูงของดาวแคระแดง)
นั่นเป็นเพราะว่าวงโคจร 33 วันนี้อยู่ตรงกลางของเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์พอดี ไม่ร้อนจนน้ำของเหลวจะระเหยไปจากพื้นผิว และไม่เย็นมากจนกลายเป็นน้ำแข็งโดยสิ้นเชิง
เรายังรู้ด้วยว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณสองเท่า และมีมวลประมาณแปดเท่า นักดาราศาสตร์ยังจำกัดดาวเคราะห์ให้แคบลงเหลือสองประเภทที่เป็นไปได้ในปี 2560 ทีมงานได้กำหนดอาจเป็นดาวเคราะห์หินที่มีชั้นบรรยากาศเหมือนโลก แต่ใหญ่กว่า หรือดาวเคราะห์ที่มีน้ำเป็นส่วนใหญ่ ปกคลุมไปด้วยเปลือกน้ำแข็งหนา เช่น เอนเซลาดัสหรือยูโรปา
งานวิจัยใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่า K2-18b มีบรรยากาศอยู่แล้ว
ดาวเคราะห์ถูกตรวจพบโดยเคปเลอร์ (ฉีก) ซึ่งตรวจพบดาวเคราะห์โดยวิธีการผ่านหน้า นี่คือเวลาที่ระบบดาวอยู่ในแนวเดียวกันเพื่อให้ดาวเคราะห์โคจรผ่านระหว่างเรากับดาวฤกษ์ของมัน ซึ่งเรียกว่าทรานซิท ทำให้เกิดแสงที่ดาวฤกษ์หรี่ลง
การขนส่งสาธารณะนี้ยังช่วยให้เราศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้อีกด้วย เมื่อแสงของดาวฤกษ์ผ่านไป อาจมีความยาวคลื่นได้บางส่วนดูดซึมโดยก๊าซจำเพาะ ทำให้เกิดเส้นบนสเปกตรัม สิ่งเหล่านี้สามารถเลือกได้เมื่อคุณเปรียบเทียบโปรไฟล์สเปกตรัมของดาวฤกษ์กับโปรไฟล์สเปกตรัมของการผ่านหน้า
แต่มันไม่ง่ายเลย แม้แต่การตรวจจับดาวเคราะห์ตั้งแต่แรกก็ยังต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวสูงซึ่งสามารถตรวจจับการลดลงเล็กน้อยของแสงดาวได้ เส้นดูดกลืนสเปกตรัมก็จางลงอย่างไม่น่าเชื่อเช่นกัน
Tsiaras และทีมของเขาทำมันโดยใช้เครื่องดนตรี WFC3บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล พวกเขาถ่ายภาพการผ่านหน้าดาวเคราะห์ทั้ง 8 ครั้งที่อยู่หน้าดาวฤกษ์ และรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก ทำให้เกิดโปรไฟล์สเปกตรัมสำหรับดาวเคราะห์ดวงนี้
ต่อไป ถึงเวลาค้นหาว่าโปรไฟล์สเปกตรัมนั้นบอกอะไรพวกเขา โดยใช้การสร้างแบบจำลอง ในตอนแรก พวกเขาใช้แบบจำลองบรรยากาศ K2-18b พร้อมด้วยโมเลกุลในชั้นบรรยากาศจำนวนหนึ่งที่สามารถสร้างเส้นการดูดซึม รวมถึงน้ำ (H2O) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), มีเทน (CH4) และแอมโมเนีย (NH3-
ในสเปกตรัมของดาวเคราะห์ มีเพียงน้ำเท่านั้นที่สามารถตรวจพบได้อย่างมั่นใจ ดังนั้นทีมงานจึงแก้ไขการวิเคราะห์โดยใช้เพียงน้ำเป็นก๊าซติดตาม
จากนั้นพวกเขาจึงสร้างแบบจำลองบรรยากาศโดยใช้แนวทางที่แตกต่างกัน 3 แบบ คือ แบบไม่มีเมฆ โดยใช้ไอน้ำในบรรยากาศไฮโดรเจน-ฮีเลียม ไม่มีเมฆ มีไอน้ำ ไฮโดรเจนฮีเลียม และโมเลกุลไนโตรเจน และมีเมฆมาก โดยมีไอน้ำและไฮโดรเจนฮีเลียม
การจำลองทั้งสามนี้ทำให้เกิดมีนัยสำคัญทางสถิติบรรยากาศที่ระดับความเชื่อมั่นสูง โดยมีค่าใกล้เคียงกันจนไม่สามารถแยกแยะศักยภาพทั้งสามประเภทได้
จากข้อมูลปัจจุบัน ไม่สามารถจำกัดปริมาณน้ำได้ แต่แบบจำลองชี้ให้เห็นว่าบรรยากาศระหว่าง 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของโลกอาจเป็นไอน้ำ สำหรับการอ้างอิงชั้นบรรยากาศของโลกแตกต่างกันไปไอน้ำระหว่าง 0 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ (หรือ 0.25 เปอร์เซ็นต์ของค่าเฉลี่ยโดยรวมโดยมวล) K2-18b จึงเป็นที่ที่ค่อนข้างชื้น
และไม่สามารถตัดการมีอยู่ของมีเทนและแอมโมเนียออกไปได้ เนื่องจาก WFC3 ไม่ได้ครอบคลุมความยาวคลื่นของพวกมัน
ทั้งหมดนี้ถือเป็นกรณีที่น่าสนใจทีเดียวสำหรับการชี้เครื่องมือที่มีความยาวคลื่นกว้างกว่ารุ่นต่อไป เช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์และดาวเคราะห์นอกระบบอินฟราเรดตรวจจับบรรยากาศขนาดใหญ่- ในทิศทางของดาวเคราะห์
แม้ว่าเรื่องของความสามารถในการอยู่อาศัยของดาวเคราะห์เขตอบอุ่นรอบดาวฤกษ์ประเภทปลายนั้นเป็นประเด็นที่ต้องถกเถียงกันอย่างจริงจัง และความก้าวหน้าที่แท้จริงจำเป็นต้องมีข้อจำกัดด้านการสังเกตการณ์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมากนักวิจัยเขียนไว้ในรายงานของพวกเขา"การวิเคราะห์ที่นำเสนอในที่นี้ถือเป็นการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของลักษณะโมเลกุลจากดาวเคราะห์นอกระบบโซนเอื้ออาศัยได้ ซึ่งเชื่อมโยงการศึกษาทางทฤษฎีเหล่านี้เข้ากับการสังเกต"
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติ-
