Ako postoji jedna hemikalija koja izaziva uzbuđenje u potrazi za biosignaturama na drugim svetovima, to je metan. To nije zakucavanje jer ima i biotičke i abiotske izvore.
Ali pronalaženje u atmosferi egzoplanete znači da planeta zaslužuje bliži pogled.
Metan privlači naučnu pažnju uglavnom zbog svog kratkog trajanja u planetarnoj atmosferi. Metan ne može dugo da izdrži svetlost zvezda, barem ne u zemaljskoj atmosferi. On podleže fotodisocijaciji i treba ga stalno dopunjavati da bi održao svoje prisustvo u atmosferi.
Ako kamenita planeta ima mnogo metana, onda izvor mora biti masivan, što čini biotički izvor verovatnim. Na Zemlji biološka aktivnost stvara ogromnu količinu metana.
Metabolički, metan nije teško napraviti.
Metan je uobičajen u našem Sunčevom sistemu, iako ne mora biti u izobilju. Koliko naučnici mogu da kažu, sve je to abiotično. Procesi poput serpentinizacije mogli bi to da objasne.
Serpentinizacija je prirodan, abiotički proces koji uključuje vodu, ugljen-dioksid i mineral olivin. Olivin je uobičajen na Zemlji i glavna je komponenta gornjeg omotača naše planete. Takođe smo ga pronašli na Mesecu, na Marsu i na nekim asteroidima.
Nedavno je svemirski teleskop Džejms Veb otkrio metan u atmosferi VASP-80b, gasnog giganta otprilike upola manjeg od Jupitera. VASP-80b kruži oko zvezde glavnog niza K-tipa stare oko 1,5 milijardi godina. VASP 80 je udaljena oko 162 svetlosne godine, a VASP-80b je jedina planeta koja je do sada otkrivena oko zvezde.
Pošto je VASP-80b gasni gigant, onda je život isključen, osim nekih ekstremnih naučno-fantastičnih scenarija. Ali serpentinizacija olivina, najpoznatijeg abiotskog izvora metana, takođe je isključena pošto VASP-80b nije stenovita planeta. Ali pronalazak je i dalje zanimljiv.
To je delimično zato što sada možemo da uporedimo egzoplanetu sa atmosferama Urana i Neptuna koje sadrže metan u našem Sunčevom sistemu. To nam samo može pomoći da bolje razumemo buduće detekcije metana.
Novi rad objavljen u časopisu Nature predstavlja otkrivanje. Nazvan je „Metan kroz atmosferu tople egzoplanete VASP-80b.“ Glavni autor je Tejlor Bel, postdoktorski istraživač na Institutu za istraživanje životne sredine u oblasti zaliva.
VASP-80b je topli Jupiter. Njegova temperatura je oko 550 Celzijusa (1025 F; 825 K.) Dakle, nalazi se između vrućih Jupitera kao što je HD 209458 b (prva otkrivena tranzitna egzoplaneta) i hladnih Jupitera, poput najveće planete našeg Sunčevog sistema. Naš Jupiter je oko 112 Celzijusa (235 F; 125 K.)
Temperatura je važna tačka. Postoji manjak detekcija metana u atmosferama egzoplaneta, tako da u ovoj fazi igre svaka detekcija igra važnu ulogu u razvoju atmosferske teorije i vođenju narednih istraživanja.
Temperatura VASP-80b ga stavlja u „zanimljiv prelazni režim u kojem ravnotežni hemijski modeli predviđaju da bi trebalo da postoje detektivne karakteristike CH4 i CO/CO2 u spektrima transmisije i emisije planete…“ objašnjavaju autori istraživanja.
VASP-80b je zaista blizu svoje zvezde crvenog patuljka i potrebno mu je samo tri dana da orbitira. Pošto je planeta tako daleko i tako blizu svoje zvezde, čak ni moćni JVST ne može da je vidi. Umesto toga, astronomi su koristili JVST za proučavanje kombinovane svetlosti zvezde i planete u tranzitima i pomračenjima.
Nije bilo mnogo detekcije metana u atmosferama egzoplaneta pomoću teleskopa kao što su Hubble i Spitzer, koji oba mogu da posmatraju infracrveno, iako ne kao JVST. Nedostatak detekcije naveo je naučnike da razviju teorijska objašnjenja o tome kako bi metan mogao biti iscrpljen u atmosferi. Visoka metaličnost, visok unutrašnji toplotni tok i drugi razlozi su istraženi kao mehanizmi iscrpljivanja metana.
Pošto je JVST sada otkrio metan, postavlja se važno pitanje.
„Međutim, ova definitivna detekcija metana u atmosferi VASP-80b sa JVST spektroskopijom niske rezolucije postavlja pitanje u kojoj meri je na nedetekcije u prošlosti uticala retka pokrivenost talasne dužine i preciznost koja se može postići sa HST i Spitzerom“, autori pisati.
Dakle, ako astronomi nastave da otkrivaju metan u atmosferi više egzoplaneta, možda ćemo morati da promenimo svoje razmišljanje o metanu kao biosignaturu.
„Kako pronađemo metan i druge gasove u egzoplanetama, nastavićemo da širimo naše znanje o tome kako hemija i fizika funkcionišu u uslovima drugačijim od onih koje imamo na Zemlji, a možda uskoro i na drugim planetama koje nas podsećaju na ono što imamo ovde u kući“, napisali su autori u NASA blog postu.
Istraživači objašnjavaju da pronalaženje egzoplaneta sa metanom u njihovoj atmosferi takođe nam pomaže da razumemo naš solarni sistem.
„NASA ima istoriju slanja svemirskih letelica gasnim divovima u našem solarnom sistemu kako bi izmerila količinu metana i drugih molekula u njihovoj atmosferi“, pišu autori.
„Sada, merenjem istog gasa na egzoplaneti, možemo početi da vršimo poređenje „jabuka-jabuka” i da vidimo da li se očekivanja od Sunčevog sistema poklapaju sa onim što vidimo izvan njega.”
Istraživači takođe kažu da merenje metana pored vode pomaže da se definiše kako i gde se formirala planeta.
„Na primer, merenjem količine metana i vode na planeti, možemo zaključiti odnos atoma ugljenika i atoma kiseonika“, pišu oni.
„Očekuje se da će se ovaj odnos promeniti u zavisnosti od toga gde i kada se planete formiraju u njihovom sistemu. Astronomi mogu da koriste ove podatke da utvrde da li se planeta formirala blizu svoje zvezde ili se formirala dalje, a zatim migrirala unutra.
JVST verovatno nije gotov sa VASP-80b. Ovi podaci su iz NIRCam instrumenta svemirskog teleskopa. Buduća posmatranja MIRI i NIRCam će istražiti planetu na različitim talasnim dužinama, što bi trebalo da otkrije druge molekule ugljenika poput ugljen-monoksida i ugljen-dioksida.
„Naši nalazi nas navode na pomisao da ćemo moći da posmatramo druge molekule bogate ugljenikom, kao što su ugljen-monoksid i ugljen-dioksid, što nam omogućava da naslikamo sveobuhvatniju sliku uslova u atmosferi ove planete“, objašnjavaju istraživači.
Dok metan privlači svačiju pažnju zbog svoje veze sa biologijom, ovo istraživanje nam pokazuje drugu stranu metana. Može nam pomoći da razumemo kako i gde su neke planete nastale i da li su migrirale.
Detekcija metana u egzoplanetama će nam pomoći da izgradimo bolje opšte razumevanje atmosfere egzoplaneta. Oni nam čak mogu pomoći da razumemo naš solarni sistem, o kome još uvek imamo toliko pitanja.
JVST je spreman da igra ključnu ulogu u izgradnji našeg znanja o metanu i atmosferi.
„Jedno je jasno: put otkrića sa svemirskim teleskopom Džejms Veb prepun je potencijalnih iznenađenja“, kažu autori.
