Een analyse van de atmosfeer van de planeet K2-18b wijst uit dat deze CO2 en methaan bevat, wat erop hint dat het oppervlak bedekt is met water. Daarnaast denken astronomen een hint van dimethylsulfide te hebben gespot: een verbinding die hier op aarde enkel en alleen door leven wordt voortgebracht.
In 2015 stuitte ruimtetelescoop Kepler op zo’n 120 lichtjaar afstand van de aarde op een nieuwe planeet. De planeet – die groter is dan de aarde, maar kleiner dan Neptunus en daarom ook wel aangeduid wordt als een sub-Neptunus – kreeg de naam K2-18b. De planeet bevindt zich in de zogenoemde ‘leefbare zone’, wat betekent dat de temperatuur naar verwachting niet zo hoog is dat eventueel vloeibaar water verdampt, maar ook niet zo laag dat eventueel vloeibaar water bevriest. In andere woorden: de planeet kan in theorie vloeibaar water – één van de belangrijkste benodigdheden voor het ontstaan en de instandhouding van leven zoals wij dat kennen – herbergen.
James Webb
En nu hebben astronomen zich met behulp van ruimtetelescoop James Webb nog eens over deze interessante planeet gebogen. Ze gebruikten de telescoop daarbij specifiek om na te gaan hoe de atmosfeer van deze planeet in elkaar stak. Het resulteert in de ontdekking van koolstofdragende moleculen zoals methaan en koolstofdioxide, zo is in het blad The Astrophysical Journal Letters te lezen. Ondertussen blijkt ammoniak weer vrij schaars.
James Webb is zeker niet de eerste die grip probeert te krijgen op de atmosfeer van K2-18b. Een paar jaar geleden lieten onderzoekers ook ruimtetelescoop Hubble al eens naar de dampkring van de exoplaneet kijken. Hubble ontdekte toen waterdamp. Daarnaast spraken wetenschappers op basis van hun waarnemingen destijds de verwachting uit dat de atmosfeer tevens onder meer stikstof en methaan herbergde. Maar het lukte ze niet om die moleculen met Hubble ook daadwerkelijk te detecteren.
Hyceaanse wereld
De overvloed aan methaan en koolstofdioxide en de beperkte concentratie ammoniak hinten er volgens de onderzoekers op dat er onder de waterstofrijke atmosfeer van K2-18b weleens een met oceanen bedekt oppervlak te vinden kan zijn. Het zou betekenen dat K2-18b wellicht gerekend kan worden tot de zogenoemde Hyceaanse exoplaneten. Dit zijn exoplaneten die mogelijk naast een waterstofrijke atmosfeer ook een met water bedekt oppervlak bezitten. De suggestie dat K2-18b zo’n Hyceaanse wereld is, is intrigerend, omdat sommige astronomen denken dat dergelijke planeten zeer geschikt zijn voor het ontstaan en in standhouden van leven.
DMS?
Naast koolstofdioxide en methaan denken astronomen nog iets opmerkelijks in de atmosfeer van K2-18b te hebben gezien. Zo heeft James Webb mogelijk ook dimethylsulfide (DMS) gespot. Dit molecuul komt ook op aarde voor. Maar nog veel interessanter is dat het op onze planeet enkel en alleen wordt voortgebracht door leven (het leeuwendeel van de dimethylsulfide in onze atmosfeer wordt geproduceerd door fytoplankton). Meer onderzoek is echter nodig om de aanwezigheid van DMS in de atmosfeer van K2-18b te kunnen valideren, zo benadrukken de onderzoekers. Het signaal is namelijk minder robuust dan dat van methaan en koolstofdioxide. “Toekomstige Webb-observaties zouden ons in staat moeten stellen om te bevestigen of DMS daadwerkelijk in significante concentraties in de atmosfeer van K2-18b aanwezig is,” stelt onderzoeker Nikku Madhusudhan.
Leefbaar?
K2-18b bevindt zich dus in de leefbare zone en heeft een waterstofrijke atmosfeer met daarin koolstofdragende moleculen die hinten op de aanwezigheid van een oceaan. Als je het zo samenvat lijkt de planeet heel geschikt voor het ontstaan en in standhouden van leven zoals wij dat kennen. Toch zul je onderzoekers niet zo snel horen concluderen dat K2-18b ook daadwerkelijk leefbaar is. Voor een dergelijke conclusie is het nog veel te vroeg. Hoewel de omstandigheden vanaf 120 lichtjaar afstand gunstig lijken voor leven, weten we nog niet of ze dat ook werkelijk zijn. Zo hint James Webb nu op een oceaan. Maar die oceaan kan net zo goed te warm zijn om leefbaar te zijn.
Belangrijke bevindingen
Voor wetenschappers zijn de nieuwe bevindingen desalniettemin van onschatbare waarde. Planeten zoals K2-18b – zogenoemde sub-Neptunussen – komen niet voor in ons zonnestelsel en dat maakte het tot op heden lastig om deze (en met name ook hun atmosferen) goed te kunnen bestuderen. Mede dankzij James Webb lijken onderzoekers nu echter toch grip op de planeten te krijgen. En dat is belangrijk, want hoewel dit type planeet in ons zonnestelsel niet te vinden is, komt het daarbuiten veelvuldig voor. Sterker nog: het lijkt daarbuiten het meest voorkomende type planeet te zijn.
Vervolgonderzoek
Het ligt absoluut in de lijn der verwachtingen dat we de komende maanden en jaren nog veel meer van K2-18b en zijn ‘soortgenoten’ gaan horen. “Deze resultaten zijn het gevolg van slechts twee observaties van K2-18b,” zo benadrukt onderzoeker Savvas Constantinou. “En er volgen nog veel meer observaties. Het betekent dat ons werk slechts een eerste demonstratie is van wat Webb kan zien in (de atmosfeer van, red.) exoplaneten die zich in de leefbare zone bevinden.”
Zoektocht naar leven
Daarbij moeten we natuurlijk niet vergeten dat het uitpluizen van de atmosfeer van exoplaneten geen doel op zich is. Het uiteindelijke doel is namelijk om te achterhalen of er leven op andere planeten is. Met James Webb hopen wetenschappers daar uiteindelijk conclusies over te kunnen trekken en wel door in buitenaardse atmosferen op zoek te gaan naar sporen van leven, oftewel moleculen die daar enkel en alleen bij gratie van buitenaards leven kunnen bestaan of standhouden. “Ons uiteindelijke doel is: de identificatie van leven op een leefbare exoplaneet,” aldus Madhusudhan. “Dat is iets wat ons begrip van de plaats die wij in dit universum innemen, zou transformeren.”
In die jacht naar buitenaards leven lijkt het voor de hand liggend om je te focussen op planeten die zich ten eerste in de leefbare zone bevinden en ten tweede enigszins lijken op de aarde (de enige planeet waarvan we zeker weten dat deze leven herbergt). Het nadeel van rotsachtige planeten is echter dat ze relatief klein zijn, wat het uitpluizen van hun atmosfeer er niet gemakkelijker op maakt. Vandaar dat onderzoekers ook verder kijken, zo legt Madhusudhan uit. “Onze resultaten laten nog maar eens zien hoe belangrijk is om in de zoektocht naar leven naar een breder scala aan potentieel leefbare omgevingen te kijken. Traditioneel gezien is de zoektocht naar leven op exoplaneten vaak gericht geweest op kleinere, rotsachtige planeten, maar de grote Hyceaanse werelden zijn veel geschikter voor atmosferische observaties.” Dat blijkt ook wel uit de vrij gedetailleerde conclusies die nu dankzij James Webb over K2-18b kunnen worden getrokken. “Onze resultaten helpen ons om Hyceaanse werelden, ook in het kader van onze zoektocht (naar buitenaards leven, red.) beter te gaan begrijpen.”
