В атмосфере мини-нептуна K2-18 b обнаружены метан и углекислый газ

Владислава Ананьева Небольшие экзопланеты, находящиеся в обитаемой зоне своих звезд, привлекают особое внимание научного сообщества. Даже если они не являются полными аналогами Земли, изучение их климата и состава атмосферы позволит точнее очертить границы потенциальной обитаемости. Примером такого «пограничного» типа экзопланет являются мини-нептуны – планеты, аналога которым в Солнечной системе нет. Главным отличием мини-нептунов от планет земного типа является протяженная водородная атмосфера, масса которой может достигать нескольких процентов от полной массы планеты. Могут ли мини-нептуны быть потенциально обитаемыми – предмет оживленной дискуссии. Наиболее изученным мини-нептуном, находящимся в обитаемой зоне своей звезды, является планета K2-18 b. Она была представлена в 2015 году, с тех пор ее параметры много раз уточнялись. По последним данным, радиус планеты составляет 2.37 ± 0.22 радиуса Земли, масса – 8.9 ± 1.7 масс Земли, что соответствует средней плотности 4.1 ^+1.7/_-1.2 г/куб.см. Орбитальный период K2-18 b равен 32.94 суток, она вращается вокруг красного карлика спектрального класса M2.5 V, ее эффективная температура оценивается в 284 ± 15 К.  В 2019 году Хаббл» получил трансмиссионный спектр планеты, в котором была обнаружена полоса водяного пара. Это привело некоторых авторов к смелой гипотезе, что под водородной атмосферой K2-18 b плещется горячий глобальный океан, в котором возможна примитивная жизнь. Исследователи даже придумали для таких миров специальное название «гикеаны» (hycean planet, от слов «водород» и «океан»). Другие ученые предлагали иную интерпретацию полученного «Хабблом» спектра – полоса вблизи 1.4 мкм вызвана не водяным паром, а метаном (в этом диапазоне полосы водяного пара и метана перекрываются). Чтобы разобраться, чья гипотеза ближе к истине, требовался более мощный инструмент, чем «Хаббл».  11 сентября 2023 года были опубликованы статья и пресс-релиз, в которых говорилось о наблюдениях K2-18 b на JWST. Авторы пронаблюдали два транзита планеты – один с помощью NIRSpec, другой на NIRISS. Наблюдения велись в лучах с длиной волны 2.73-5.17 мкм в первом случае и 0.85-2.85 мкм во втором. В итоге был получен высококачественный трансмиссионный спектр планеты, в котором проявились полосы метана и углекислого газа.