NASA tillkännagav just upptäckten av metan på en avlägsen exoplanet: ScienceAlert

By | November 24, 2023

Om det finns en kemikalie som skapar spänning i sökandet efter biosignaturer på andra världar, så är det metan. Det är inte en no-brainer eftersom det har både biotiska och abiotiska källor.

Men att hitta den i en exoplanets atmosfär betyder att planeten förtjänar en närmare titt.

Metan drar till sig vetenskaplig uppmärksamhet främst på grund av dess korta varaktighet i planetatmosfären. Metan kan inte motstå stjärnljus länge, åtminstone inte i jordens atmosfärer. Den ger efter för fotodissociation och behöver ständigt fylla på sig själv för att behålla sin närvaro i atmosfären.

Om en stenig planet har mycket metan, måste källan vara massiv, vilket gör den troligen till en biotisk källa. På jorden skapar biologisk aktivitet en enorm mängd metan.

Metaboliskt är metan inte svårt att producera.

När man ser den med mänskliga ögon, den varma exoplaneten WASP-80 b’s Färgen kan verka blåaktig på grund av bristen på höghöjdsmoln och närvaron av atmosfäriskt metan som identifierats av NASA:s rymdteleskop James Webb. Det gör att den liknar planeterna Uranus och Neptunus i vårt eget solsystem. (POTT.)

Metan är vanligt i vårt solsystem, även om det inte nödvändigtvis är rikligt. Så vitt forskarna kan säga är allt abiotiskt. Processer som serpentinisering kan förklara det.

Serpentinisering är en naturlig abiotisk process som involverar vatten, koldioxid och mineralet olivin. Olivin är vanligt på jorden och är huvudkomponenten i vår planets övre mantel. Vi har också hittat den på Månen, Mars och några asteroider.

Nyligen upptäckte rymdteleskopet James Webb metan i atmosfären hos WASP-80b, en gasjätte som är ungefär hälften av Jupiters massa. WASP-80b kretsar kring en cirka 1,5 miljarder år gammal huvudsekvensstjärna av K-typ. WASP 80 är cirka 162 ljusår bort och WASP-80b är den enda planeten som upptäckts runt stjärnan hittills.

Atmosfärisk sammansättning graf
Den här bilden visar det uppmätta transitspektrumet (överst) och förmörkelsespektrumet (nederst) för WASP-80 b från JWST:s NIRCam. I båda spektra finns det tydliga bevis för absorption från vatten och metan. Under en transit passerar planeten framför stjärnan, och i ett transitspektrum får närvaron av molekyler att planetens atmosfär blockerar mer ljus i vissa färger, vilket orsakar djupare dämpning vid dessa våglängder. Under en förmörkelse passerar planeten bakom stjärnan och i detta förmörkelsespektrum absorberar molekyler en del av det ljus som planeten sänder ut i specifika färger, vilket orsakar en mindre minskning av ljusstyrkan under förmörkelsen jämfört med en transit. (BAERI/NASA/Taylor Bell)

Eftersom WASP-80b är en gasjätte är livet uteslutet förutom vissa extrema science fiction-scenarier. Men serpentinisering av olivin, den mest kända abiotiska källan till metan, är också utesluten, eftersom WASP-80b inte är en stenig planet. Men att hitta det är fortfarande intressant.

Detta beror delvis på att vi nu kan jämföra exoplaneten med de metanhaltiga atmosfärerna Uranus och Neptunus i vårt eget solsystem. Det kan bara hjälpa oss att bättre förstå framtida metandetekteringar.

En ny artikel publicerad i tidskriften Nature presenterar upptäckten. Den har titeln “Metan i atmosfären av den varma exoplaneten WASP-80b.” Huvudförfattaren är Taylor Bell, en postdoktor vid Bay Area Environmental Research Institute.

WASP-80b är en varm Jupiter. Dess temperatur är cirka 550 grader Celsius (1025 F; 825 K). Därför ligger den mellan heta Jupiters som HD 209458 b (den första transiterande exoplaneten som upptäcktes) och kalla Jupiters, som den största planeten i vårt solsystem. Vår Jupiter är cirka 112 grader Celsius (235 F; 125 K.)

Temperaturen är en viktig punkt. Det finns ett fåtal av detekteringar av metan i exoplanetatmosfärer, så i detta skede av spelet spelar varje detektion en viktig roll för att utveckla atmosfärsteori och vägleda uppföljningsforskning.

WASP-80bs temperatur placerar den i “en intressant övergångsregim där kemiska jämviktsmodeller förutsäger att det borde finnas detekterbara CH4- och CO/CO2-egenskaper i planetens transmissions- och emissionsspektra…”, förklarar författarna. Av undersökningen.

WASP-80b är mycket nära sin röda dvärgstjärna och tar bara tre dagar att kretsa. Eftersom planeten är så långt borta och så nära sin stjärna kan inte ens den mäktiga JWST se den. Istället använde astronomer JWST för att studera stjärnans och planetens kombinerade ljus i transiter och förmörkelser.

Det har inte gjorts många upptäckter av metan i exoplanetatmosfärer med teleskop som Hubble och Spitzer, som kan observera i infrarött, men inte som JWST. Bristen på upptäckter ledde till att forskare utvecklade teoretiska förklaringar för hur metan kunde utarmas i atmosfärer. Hög metallicitet, högt inre värmeflöde och andra orsaker undersöktes som metanutarmningsmekanismer.

Eftersom JWST har upptäckt metan uppstår en viktig fråga.

“Men denna definitiva detektering av atmosfärsövergripande metan från WASP-80b med lågupplöst JWST-spektroskopi väcker frågan om i vilken utsträckning tidigare icke-detekteringar påverkades av den dåliga våglängdstäckningen och precisionen som kan uppnås med HST och Spitzer,” uppger författare. skriva.

Så om astronomer fortsätter att upptäcka metan i fler exoplanetatmosfärer kan vi behöva ändra hur vi tänker på metan som en biosignatur.

“När vi hittar metan och andra gaser på exoplaneter kommer vi att fortsätta att utöka vår kunskap om hur kemi och fysik fungerar under förhållanden som skiljer sig från dem vi har på jorden, och kanske snart, på andra planeter som påminner oss om vad vi har här. hem”, skrev författarna i ett NASA-blogginlägg.

Forskare förklarar att att hitta exoplaneter med metan i sina atmosfärer också hjälper oss att förstå vårt eget solsystem.

“NASA har en historia av att skicka rymdfarkoster till gasjättarna i vårt solsystem för att mäta mängden metan och andra molekyler i deras atmosfärer”, skriver författarna.

“Nu, genom att ha en mätning av samma gas på en exoplanet, kan vi börja göra en “äpplen-till-äpplen”-jämförelse och se om förväntningarna från solsystemet matchar det vi ser utanför det.”

Funktionslös blå urtavla av Uranus till vänster och Neptunus med några funktioner till höger.
NASA:s rymdfarkost Voyager 2 fångade dessa vyer av Uranus (vänster) och Neptunus (höger) under sina förbiflygningar av planeterna på 1980-talet. Båda planeterna har metan i sina atmosfärer, vilket gör att de ser blåa ut. Men de har olika mängder. Uranus atmosfär innehåller cirka 2,3 procent metan, vilket gör den till den tredje vanligaste komponenten. Neptunus innehåller cirka 1,5 % metan. Även om detta kanske inte verkar vara en stor skillnad, kan det vara en ledtråd till hur och var planeter som dessa bildas, oavsett om det är i vårt solsystem eller någon annanstans. (NASA/JPL/Caltech)

Forskare säger också att mätning av metan tillsammans med vatten hjälper till att definiera hur och var en planet bildades.

“Till exempel, genom att mäta mängden metan och vatten på planeten kan vi härleda förhållandet mellan kolatomer och syreatomer”, skriver de.

“Detta förhållande förväntas förändras beroende på var och när planeter bildas i deras system.” Astronomer kan använda dessa data för att avgöra om en planet bildades nära sin stjärna eller bildades längre bort och sedan migrerade inåt.

JWST är förmodligen inte gjort med WASP-80b. Dessa data kommer från rymdteleskopets NIRCam-instrument. Framtida MIRI- och NIRCam-observationer kommer att undersöka planeten vid olika våglängder, vilket borde detektera andra kolmolekyler som kolmonoxid och koldioxid.

“Våra fynd får oss att tro att vi kommer att kunna observera andra kolrika molekyler, såsom kolmonoxid och koldioxid, vilket kommer att göra det möjligt för oss att få en mer komplett bild av förhållandena i denna planets atmosfär”, förklarar forskarna. …

Även om metan drar allas uppmärksamhet på grund av dess koppling till biologi, visar denna forskning oss en annan sida av metan. Det kan hjälpa oss att förstå hur och var vissa planeter bildades och om de migrerade.

Detektering av metan på exoplaneter kommer att hjälpa oss att bättre förstå exoplanetatmosfärer. De kan till och med hjälpa oss att förstå vårt eget solsystem, som vi fortfarande har så många frågor om.

JWST är redo att spela en nyckelroll i att bygga upp vår kunskap om metan och atmosfärer.

“En sak är klar: upptäcktsresan med rymdteleskopet James Webb är full av potentiella överraskningar”, konstaterar författarna.

Denna artikel publicerades ursprungligen av Universe Today. Läs originalartikeln.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *