Πρόσφατες παρατηρήσεις που έγιναν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αποκάλυψαν νέες λεπτομέρειες της ατμόσφαιρας ενός μακρινού πλανήτη που ονομάζεται K2-18 b. Μια ανάλυση από μια ευρωπαϊκή ομάδα ερευνητών βρήκε μια αφθονία μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα με πολύ λίγη αμμωνία - ένας συνδυασμός που υποδηλώνει ότι ο κόσμος θα μπορούσε να είναι ένας τύπος ωκεάνιου πλανήτη, που προηγουμένως είχε μόνο θεωρηθεί.

Το K2-18b βρίσκεται στη σωστή απόσταση από το άστρο του που η ζωή θεωρείται πιθανή - και η νέα ανάλυση υποδηλώνει ότι μια άλλη ένωση, το διμεθυλοσουλφίδιο, που παράγεται από τη ζωή στη Γη, μπορεί επίσης να βρίσκεται στην ατμόσφαιρα αυτού του υδάτινου κόσμου. Οι επακόλουθες παρατηρήσεις θα προσπαθήσουν να προσδιορίσουν εάν η ένωση είναι πραγματικά εκεί και εάν υπάρχει, θα χρειαστεί πρόσθετη εργασία για να αποκλειστούν πιθανές μη ζωντανές πηγές του αερίου.

Ακόμη και χωρίς ζωή, το K2-18b βοηθά στην αποκάλυψη μιας εντελώς νέας κατηγορίας κόσμων που είναι μεγαλύτεροι από τη Γη αλλά μικρότεροι από τον Ποσειδώνα. Ο Nikku Madhusudhan, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και κύριος συγγραφέας της εργασίας που ανακοίνωσε τα αποτελέσματα, είχε προηγουμένως θεωρήσει ότι τέτοιοι πλανήτες θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν υγρούς ωκεανούς κάτω από την ατμόσφαιρά τους.

Θυμάται ότι είδε τα δεδομένα που έδειχναν την παρουσία υδρογόνου και, ακόμη πιο αποκαλυπτικό, μεθανίου και έλλειψη αμμωνίας. Η έρευνα δείχνει ότι ένας μεγάλος πλανήτης όπως ο K2-18 b θα μπορούσε να έχει αυτή την αναλογία αερίων μόνο εάν η ατμόσφαιρα αλληλεπιδρούσε με το νερό από κάτω.

«Ψάχναμε για μεθάνιο σε αυτές τις χαμηλές ατμόσφαιρες για μια δεκαετία και εδώ το βρήκαμε στην πρώτη διέλευση», λέει. «Ήταν μια στιγμή ευρήκα».

Το 2021 ο Madhusudhan επινόησε τη λέξη για αυτούς τους υγρούς πλανήτες: Υκεανικοί κόσμοι. Ακούγεται ρομαντικό, αλλά απλώς συνδύασε υδρογόνο και ωκεανό σε ένα portmanteau. Εκτός από το ότι είναι ένας συναρπαστικός τύπος πλανήτη που δεν έχουμε στο ηλιακό σύστημα, αυτοί οι κόσμοι είναι ρεαλιστικοί στη μελέτη: Είναι μεγαλύτεροι από τους βραχώδεις κόσμους, καθιστώντας ευκολότερο για ένα διαστημικό τηλεσκόπιο να τους μετρήσει με απομακρυσμένους αισθητήρες.

Το τηλεσκόπιο Webb σάρωσε τον πλανήτη κατά τη διάρκεια ενός ζεύγους διελεύσεων 2,5 ωρών μπροστά από το άστρο που φιλοξενούσε τον Ιανουάριο και τον Απρίλιο. Ο εξοπλισμός της ομάδας εξέτασε το φως των αστεριών που διέρχεται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, δίνοντας στους αστρονόμους φασματικές ενδείξεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό των αερίων που υπάρχουν.

Το Webb, με κόστος κατά την παρουσιασή του 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αποδεικνύει την αξία του στους ερευνητές ως εργαλείο για την εξέταση μακρινών πλανητών. Ο Madhusudhan λέει ότι μια πεντάωρη παρατήρηση διέλευσης με το Webb παρέχει περισσότερα δεδομένα από οκτώ συνδυασμένες παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, κάτι που θα χρειαζόταν χρόνια για να ολοκληρωθεί. «Είναι επαναστατικό», λέει.

Πού να ψάξεις για ζωή

Υπάρχουν δύο εξέχουσες σχολές σκέψης στις τάξεις εκείνων που κυνηγούν εξωγήινη ζωή σε εξωπλανήτες—όσων περιμένουν να τη βρουν σε έναν βραχώδη κόσμο, όπως η Γη, και εκείνων που θέλουν να αναζητήσουν κόσμους που κυριαρχούνται από ωκεανούς.

Η νέα μελέτη παρέχει δελεαστικές νέες ενδείξεις για πιθανούς κόσμους των ωκεανών και το Webb έχει επίσης στρέψει το βλέμμα του σε βραχώδεις στόχους. Νωρίτερα φέτος, το τηλεσκόπιο παρατήρησε τους κοντινούς πλανήτες TRAPPIST-1 b και TRAPPIST-1c σε μέγεθος Γης, αποκαλύπτοντας ότι είναι πιθανώς γυμνοί βράχοι χωρίς προστατευτικές ατμόσφαιρες CO2, καθιστώντας τη ζωή απίθανη. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι βραχώδεις πλανήτες όπως αυτοί, που περιφέρονται γύρω από έναν τύπο δροσερό νάνο αστέρα που είναι γνωστό ότι εκπέμπει εκλάμψεις, μπορεί να μην είναι κατάλληλα περιβάλλοντα για ζωντανούς οργανισμούς.

«Είναι εκπληκτικό που μπορούμε να το μετρήσουμε αυτό», είπε η Laura Kreidberg του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck, μία από τις επιστήμονες που μελέτησαν το σύστημα TRAPPIST-1, σε μια δήλωση. «Υπάρχουν ερωτήματα εδώ και δεκαετίες για το αν οι βραχώδεις πλανήτες μπορούν να διατηρήσουν ατμόσφαιρες. Η ικανότητα του Webb μας φέρνει πραγματικά σε ένα καθεστώς όπου μπορούμε να αρχίσουμε να συγκρίνουμε συστήματα εξωπλανητών με το ηλιακό μας σύστημα με τρόπο που δεν είχαμε ποτέ πριν».

Ενώ η νέα μελέτη ενισχύει την υπόθεση για την ύπαρξη υκεανικών κόσμων, εξακολουθούν να υπάρχουν εναλλακτικές εξηγήσεις. Τα ίδια δεδομένα από το Webb μπορούν να παράγουν ελαφρώς διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η ανάλυση, την οποία οι επιστήμονες μερικές φορές αναφέρουν ως «αγωγός ανάλυσης δεδομένων».

«Οι άνθρωποι έχουν ήδη δείξει ότι οι ανακτηθείσες αφθονίες από το JWST μπορεί να εξαρτώνται πολύ από τον αγωγό», λέει η Sarah Hörst, πλανητολόγος στο Πανεπιστήμιο John Hopkins που ειδικεύεται στην ατμοσφαιρική χημεία και δεν ήταν μέρος της νέας μελέτης. «Οι υπολογισμοί που απαιτούνται για να γίνει ένας τέτοιος ισχυρισμός είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι στην ποσότητα των διαφόρων μορίων στην ατμόσφαιρα».

Ο Madhusudhan συμφωνεί ότι χρειάζεται να γίνει περισσότερη δουλειά για να επιβεβαιωθούν τα αποτελέσματα και λέει ότι μια ομάδα από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA έχει κρατήσει χρόνο για να σαρώσει τον πλανήτη με το JWST αργότερα φέτος για να συγκεντρώσει περισσότερα δεδομένα. «Αυτή είναι η αρχή ενός μεγάλου δρόμου», λέει. «Αλλά ένα συναρπαστικό».

Εξωγήινοι πλανήτες ωκεανού
Πλούσιοι σε νερό πλανήτες όπως ο K2-18 b είναι καλοί υποψήφιοι στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής — σε τελική ανάλυση, είναι το μέσο που έδωσε τη δυνατότητα στη Γη να ανθίσει. Αλλά ακόμη και ένας πλανήτης με υγρό ωκεανό και ατμόσφαιρα πλούσια σε άνθρακα δεν είναι εγγυημένο ότι θα φιλοξενήσει οργανισμούς - πρέπει να έχει το σωστό μέγεθος, θερμοκρασία και απόσταση από τον ήλιο του, σε αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «κατοικήσιμη ζώνη».

Το K2-18 b περιφέρεται γύρω από ένα δροσερό νάνο αστέρι στον αστερισμό του Λέοντα, ένα μέρος στο διάστημα που πληροί όλα τα κριτήρια κατοικήσιμης ζώνης. Αλλά το μεγάλο μέγεθος του πλανήτη -8,6 φορές τη μάζα της Γης- μπορεί να λειτουργεί ενάντια στη ζωή. Το παγωμένο εσωτερικό του μπορεί να είναι τυλιγμένο με έναν λεπτό ωκεανό και ατμόσφαιρα, έτσι το υγρό νερό μπορεί να βράζει στο διάστημα, πιθανώς να ανατρέπει τις φιλοδοξίες οποιωνδήποτε επίδοξων μορφών ζωής.

Αλλά υπάρχει μια άλλη ένδειξη στα δεδομένα Webb - η πιθανή παρουσία του μορίου διμεθυλοσουλφίδιο. Βρίσκετε DMS στην ατμόσφαιρα της Γης, που παράγεται από σμήνη φυτοπλαγκτόν στους ωκεανούς. Είναι επίσης η ένωση που κάνει μια λάγκερ γερμανικού τύπου να μυρίζει τόσο πικάντικη.

Όσο συναρπαστική κι αν είναι η πιθανότητα αυτού του μορίου σε άλλο πλανήτη, υπάρχει πολύς δρόμος για να μάθουν με βεβαιότητα οι επιστήμονες. «Δεν φαίνεται πραγματικά ότι υπάρχουν αδιάσειστα στοιχεία για το DMS στα δεδομένα τους», λέει ο Hörst.

Η ομάδα έξι ατόμων του Madhusudhan έχει κρατήσει χρόνο στις αρχές του επόμενου έτους για να χρησιμοποιήσει το Mid-InfraRed Instrument (MIRI) του Webb, έναν φασματογράφο που είναι βελτιστοποιημένος για να ανιχνεύει DMS, για να επιβεβαιώσει ή να διαψεύσει την παρουσία του. «Ρωτήστε με αυτή τη φορά τον επόμενο χρόνο», λέει σχετικά με τον αναμενόμενο χρόνο των αποτελεσμάτων του MIRI.

Στη Γη, καμία διαδικασία δεν είναι γνωστή για τη δημιουργία μορίων DMS παρά μόνο ωκεάνια ζωή. Ωστόσο, σε έναν κόσμο όπως το K2-18 b οι συνθήκες μπορεί να είναι κατάλληλες για αβιοτικές, μη ζωντανές πηγές. «Η κατανόησή μας για τη χημεία που φέρει θείο είναι πολύ επικεντρωμένη στη Γη και την Αφροδίτη, οι οποίες είναι πολύ διαφορετικές ατμόσφαιρες από μια ατμόσφαιρα που κυριαρχείται από υδρογόνο [όπως η K2-18]», λέει ο Hörst. «Χρειαζόμαστε πολλούς περισσότερους θεωρητικούς υπολογισμούς και εργαστηριακές μετρήσεις για να καταλάβουμε ποιες είναι οι διαφορετικές πιθανές οδοί για τη δημιουργία και την καταστροφή DMS σε μια ατμόσφαιρα».

Εάν ανιχνευθεί DMS στο K2-18 b, «ήρθε η ώρα οι θεωρητικοί να εμπλακούν πραγματικά», λέει ο Madhusudhan. Η δουλειά τους θα είναι να εκτελέσουν αμέτρητες προσομοιώσεις της χημείας του πλανήτη κατά τη διάρκεια της ζωής του, προσπαθώντας να ανιχνεύσουν οποιοδήποτε πιθανό μονοπάτι που θα δημιουργούσε τις υπογραφές που βρήκε το JWST χωρίς την παρουσία ζωής. «Δεν χρειάζεται να αποδείξουμε ότι είναι βιοδείκτης, γιατί είναι ένας στη Γη», λέει ο Madhusudhan. Μόνο όταν δεν βρεθεί άλλη εξήγηση, μπορεί να γίνει λόγος για έναν ζωντανό ωκεανό στον πλανήτη.

Η απόδειξη της εξωγήινης ζωής συχνά απεικονίζεται με την ανακάλυψη ενός απολιθώματος του Άρη, τη λήψη μιας διαστρικής μετάδοσης ή ακόμα και μια επαληθευμένη εξωγήινη επίσκεψη στο γκαζόν του Λευκού Οίκου. Αλλά η πραγματική στιγμή που η ανθρωπότητα ανακαλύπτει ότι δεν είμαστε μόνοι μπορεί να βιωθεί από έναν μοναχικό αναλυτή δεδομένων, καθισμένος μπροστά από μια οθόνη υπολογιστή με πολύπλοκα μοντέλα οργανικής χημείας.