Якщо є хімічна речовина, яка викликає хвилювання в пошуках біосигнатур в інших світах, то це метан. Це не порожній жарт, тому що він має як біотичні, так і абіотичні джерела. Але виявлення його в атмосфері екзопланети означає, що планета заслуговує на ближче вивчення. Метан привертає увагу науковців головним чином через його короткий час перебування в атмосфері планети. Метан не може довго протистояти зоряному світлу, принаймні не в земній атмосфері. Він піддається фотодисоціації і потребує постійного поповнення, щоб підтримувати свою присутність в атмосфері.
Якщо на скелястій планеті багато метану, то джерело має бути масивним, що робить ймовірним біотичне джерело. На Землі біологічна активність створює величезну кількість метану. Метаболічно виробляти метан неважко. Метан поширений у нашій Сонячній системі, хоча не обов’язково у великій кількості. Наскільки можуть судити вчені, це все абіотично. Це можуть пояснити такі процеси, як серпентинізація.
Серпентинізація — це природний абіотичний процес, що включає воду, вуглекислий газ і мінерал олівін. Олівін поширений на Землі і є основним компонентом верхньої мантії нашої планети. Ми також знайшли його на Місяці, на Марсі та на деяких астероїдах.
Нещодавно космічний телескоп Джеймса Вебба виявив метан в атмосфері WASP-80b, газового гіганта приблизно вдвічі меншого за Юпітер. WASP-80b обертається навколо зірки головної послідовності K-типу віком приблизно 1,5 мільярда років. WASP 80 знаходиться приблизно в 162 світлових роках від нас, і WASP-80b є єдиною планетою, виявленою навколо зірки.
Оскільки WASP-80b є газовим гігантом, життя виключено, за винятком деяких екстремальних науково-фантастичних сценаріїв. Але серпентинізація олівіну, найвідомішого абіотичного джерела метану, також виключається, оскільки WASP-80b не є кам’янистою планетою. Але знайти його все одно цікаво.
Це частково тому, що тепер ми можемо порівняти екзопланету з метановмісними атмосферами Урану та Нептуна в нашій Сонячній системі. Це лише допоможе нам краще зрозуміти майбутні виявлення метану.
Нова стаття, опублікована в журналі Nature, представляє виявлення. Він називається «Метан в атмосфері теплої екзопланети WASP-80b». Провідним автором є Тейлор Белл, пост-док дослідник Інституту досліджень навколишнього середовища Bay Area.
WASP-80b — теплий Юпітер. Його температура становить близько 550 Цельсія (1025 F; 825 К.). Тож він знаходиться між гарячими Юпітерами, такими як HD 209458 b (перша відкрита транзитна екзопланета), і холодними Юпітерами, як найбільша планета нашої Сонячної системи. Температура нашого Юпітера приблизно 112 за Цельсієм (235 F; 125 K.)
Важливим моментом є температура. В атмосферах екзопланет бракує виявлення метану, тому на цьому етапі гри кожне виявлення відіграє важливу роль у розробці теорії атмосфери та керуванні подальшими дослідженнями. Температура WASP-80b ставить його в «цікавий перехідний режим, коли рівноважні хімічні моделі передбачають, що в спектрах пропускання та випромінювання планети повинні бути помітні особливості CH4 і CO/CO2…», – пояснюють автори дослідження.
WASP-80b знаходиться дуже близько до свого червоного карлика і займає лише три дні, щоб вийти на орбіту. Оскільки планета знаходиться так далеко і так близько до своєї зірки, навіть потужний JWST не може побачити її. Натомість астрономи використовували JWST для вивчення спільного світла від зірки та планети під час проходжень і затемнень.
Не так багато було виявлено метан в атмосферах екзопланет такими телескопами, як Хаббл і Спітцер, які обидва можуть спостерігати в інфрачервоному діапазоні, хоча це не так, як JWST. Відсутність виявлень спонукала вчених розробити теоретичні пояснення того, як метан може бути виснажений в атмосферах. Висока металічність, високий внутрішній тепловий потік та інші причини були досліджені як механізми виснаження метану.