ウェッブはおそらく K2-18b でバイオシグネチャーガスを検出しなかった

2023年、天文学者らは、スーパーアース系外惑星K2-18bの大気中で、主に地球上の海洋微生物によって生成され、バイオシグネチャーガスとみなされている硫化ジメチルが暫定的に検出されたことを報告した。 に掲載された論文では、 天体物理学ジャーナルレター、カリフォルニア大学リバーサイド校の天文学者、シャンミン・ツァイ氏らはこの発見に異議を唱えているが、NASA/ESA/CSAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が硫化ジメチルの存在をどのように検証するのかについても概説している。

K2-18 は、しし座の約 111 光年離れたところにある赤色矮星です。

EPIC 201912552 としても知られるこの星には、K2-18b と K2-18c という 2 つの巨大な系外惑星があります。

2015 年に初めて発見された K2-18b は、半径が地球の 2.2 倍、質量が約 8 倍です。

この惑星は約 0.15 天文単位の距離を 33 日ごとに公転し、地球類似性指数は 0.73 です。

地球の 1.28 倍の光強度を受け、その平衡温度は華氏 28 度 (摂氏マイナス 2 度) です。

2017年に発見されたK2-18cは地球の約7.5倍の質量を持ち、9日ごとに主星を周回しているが、ハビタブルゾーンに入れるにはおそらく高温すぎる。

2023 年に、天文学者は K2-18b の大気中で硫化ジメチル (DMS) が暫定的に検出されたことを報告しました。

「K2-18bは地球とほぼ同じ量の太陽放射を受けています」と蔡博士は語った。

「そして、大気の影響を除けば、K2-18b の温度は地球に近く、これは生命を見つけるのに理想的な状況でもあります。」

「K2-18bの大気は、我々の窒素ベースの大気とは異なり、主に水素です。」

「しかし、K2-18bには地球と同じように水の海があるという憶測がありました。 そのため、K2-18b は潜在的にハイセアン世界、つまり水素大気と水海の組み合わせを意味します。」

「生命の探索という点でさらに追い打ちをかけたのは、昨年、研究者らがその惑星の大気中で、地球上の海洋植物プランクトンによって生成されるDMSが暫定的に検出されたと報告したことだ。」

「DMSは地球上の空気中の硫黄の主な供給源であり、雲の形成に役割を果たしている可能性があります。」

望遠鏡のデータは決定的ではなかったため、Tsai 博士と共著者は、K2-18b で検出可能なレベルまで十分な DMS が蓄積できるかどうかを理解したいと考えました。

「ウェッブからのDMS信号はそれほど強力ではなく、データ分析時に特定の方法でのみ現れました」と蔡博士は述べた。

「DMS に関するヒントのようなものを確信できるかどうかを知りたかったのです。」

このアーティストの印象には、惑星 K2-18b および c とその主星が示されています。 画像クレジット: NASA / ESA / ハッブル / M. コーンメッサー。

DMS の物理学と化学、および水素ベースの大気を説明するコンピューター モデルに基づいて、研究者らは、データが DMS の存在を示している可能性は低いことを発見しました。

「信号はメタンと強く重なっており、メタンから DMS を検出することはこの装置の能力を超えていると考えられます」と蔡博士は述べた。

しかし、科学者らはDMSが検出可能なレベルまで蓄積する可能性があると考えている。

それが起こるためには、プランクトンまたは他の生命体が地球上に存在する量の 20 倍の DMS を生成する必要があります。

系外惑星の生命の検出は、地球からの距離を考えると困難な作業です。

DMSを発見するには、ウェッブ氏は昨年使用したものよりも大気中の赤外線波長を検出できる装置を使用する必要がある。

幸いなことに、この望遠鏡は今年後半にそのような機器を使用し、DMSがK2-18bに存在するかどうかを明確に明らかにする予定です。

カリフォルニア大学リバーサイド校の宇宙生物学者エディ・シュヴィーターマン博士は、「系外惑星で最も優れたバイオシグネチャーは、今日地球上で最も豊富に見つかっているバイオシグネチャーとは大きく異なる可能性がある」と述べた。

「水素が豊富な大気を持つ惑星では、地球のように植物や細菌によって作られる酸素ではなく、生命によって作られるDMSが見つかる可能性が高いかもしれません。」

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ツァイ・シャンミン 他。 2024. 温帯海王星下のウォーターワールドのバイオシグネチャーとしての生物起源の硫黄ガス。 APJL 966、L24; 2: 10.3847/2041-8213/ad3801