Астрономы проанализировали все доступные параметры экзопланеты K2-18b и пришли к выводу, что на ней могут быть условия для существования жизни земного типа. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters. Планету K2-18b обнаружили в 2015 году на орбите звезды красного карлика K2-18 в созвездии Льва, на расстоянии около 124 световых лет от Земли. Ее радиус больше земного в 2,6 раза, а масса — в 8,6 раза. В прошлом году анализ данных космических телескопов "Кеплер", "Спитцер" и "Хаббл" показал, что в атмосфере планеты довольно много водяного пара. Таким образом, это первая экзопланета с водной атмосферой, открытая в зоне обитаемости, а также первая, на которой теоретически могла бы существовать жизнь земного типа.
Чтобы оценить вероятность такого сценария, ученые из Кембриджского университета (Великобритания) провели цифровое моделирование на основе наблюдений за атмосферой и данных о массе и радиусе экзопланеты K2-18b. В результате они выяснили, что на ее поверхности вполне может быть жидкая вода, а температура и состав атмосферы, обогащенной водородом, создают пригодные для обитания условия.
"Водяной пар был обнаружен в атмосфере целого ряда экзопланет, но даже если планета находится в обитаемой зоне, это не обязательно означает, что на поверхности существуют пригодные для жизни условия, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования Никку Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan). — Чтобы определить перспективы обитаемости, важно получить единое понимание внутренних и атмосферных условий на планете — в частности, может ли существовать на поверхности жидкая вода".
С учетом большого размера K2-18b предполагалось, что она будет похожа скорее на уменьшенную версию Нептуна, чем на увеличенную Землю. Ученые считали, что под толстой водородной атмосферной оболочкой этого мини-Нептуна окажется слой воды под высоким давлением, а еще ниже — ядро, состоящее из камня и железа. Если водородная оболочка окажется очень толстой, температура и давление на поверхности воды будут слишком велики, чтобы в нем поддерживалась жизнь.
Авторы исследования использовали свойства атмосферы в качестве граничных условий для создания широкого спектра моделей, которые могли бы объяснить данные наблюдений. Так они вычислили диапазоны таких важнейших для оценки обитаемости параметров, как насыщенность атмосферы водородом, ее температура и давление в водном слое. Оказалось, что, несмотря на размер K2-18b, ее водородная оболочка не обязательно должна быть очень толстой, так что водный слой может оказаться подходящим для поддержания жизни.
Исследователи подтвердили, что атмосфера экзопланеты богата водородом и содержит значительное количество водяного пара. При этом уровни метана и аммиака оказались ниже, чем ожидалось для такого состава и давления атмосферы. Авторы не уверены, что этот факт можно однозначно связать с биологическими процессами, происходящими на K2-18b.
По данным моделирования, атмосфера составляет не более шести процентов от общей массы планеты, а скорее всего, гораздо меньше. Минимальное содержание водорода в ней может опускаться до миллионной доли процента, что аналогично содержанию в атмосфере Земли. Кроме того, вполне "земными" могут быть температуры и давление на поверхности водного океана, покрывающего K2-18b.
Эти результаты открывают для астрономов новые возможности поиска потенциально обитаемых миров среди значительной группы экзопланет, гораздо больших, чем Земля, но меньших, чем Нептун. Авторы рассчитывают, что полученные ими атмосферные параметры будут уточнены с помощью будущих наблюдений, в частности — космического телескопа имени Джеймса Вебба, на котором установлены приборы для определения состава атмосфер экзопланет. Запустить эту обсерваторию планируется в 2021 году.
