James Webb-rumteleskopet er begyndt at kigge på de mest fristende kandidater til liv andre steder i universet – en gruppe exoplaneter i stjernesystemet kendt som TRAPPIST-1.
Det betyder, at astronomer i de kommende år kan forvente et væld af data fra en gruppe planeter uden for vores solsystem, som vil hjælpe med at svare det ældgamle spørgsmål: Er vi alene i universet?
Webb har imponeret verden i de seneste uger efter NASA udgivet sin første parti korrekte observationer som inkluderede det dybeste infrarøde billede af universet, der nogensinde er taget.
Mens teleskopets fantastiske og farverige billeder af fjerne kosmiske objekter fanger offentlighedens fantasi, kan det være let at overse det væld af rå data, som teleskopet har indsamlet og vil fortsætte med at indsamle.
Næsten umiddelbart efter at det var i stand til at udføre videnskabelige observationer, begyndte Webb at studere TRAPPIST-1-systemet som et spørgsmål om prioritet. TRAPPIST-1 er en rød dværgstjerne beliggende omkring 12 parsecs (39 lysår) væk fra vores sol og har interesseret astronomer lige siden den blev opdaget i 2017.
Det er fordi TRAPPIST-1 viste sig at have mindst syv stenede exoplaneter-planeter, der eksisterer uden for solsystemet – kredser om det med størrelser og masser svarende til Jordens. Hvad mere er, antydede de første observationer, at nogle af planeterne kunne have temperaturer lave nok til hypotetisk at understøtte tilstedeværelsen af flydende vand.
“Der er andre planeter, der er jordbaserede eller tempererede eller begge dele, men de er normalt for langt eller omkring en stjerne, der er for stor til virkelig at tillade os at studere dem,” Julien de Wit, assisterende professor i Earth, Atmospheric and Planetary Videnskabsafdelingen ved Massachusetts Institute of Technology og en del af holdet, der opdagede TRAPPIST-1-systemet, fortalte Newsweek.
“Så det er de eneste vinduer, vi har ind til, muligvis, atmosfæren på andre jordbaserede, beboelige planeter, og det er det, der er det helt specielle ved dem.”
Men på grund af teknologiske begrænsninger har vi hidtil ikke været i stand til at fastslå en kritisk karakteristik af disse planeter: om de har atmosfære eller ej. Altså indtil Webb trådte ind på scenen.
“Spørgsmålet, vi gerne vil besvare nu, er, om de har en atmosfære? Hvis de har en atmosfære, så bliver tingene meget spændende,” sagde Michaël Gillon, en exoplanetforsker ved universitetet i Liège i Belgien, der ledede holdet, der opdagede TRAPPIST-1-systemet.
Han fortalte Newsweek: “Du har virkelig brug for et meget stort teleskop, der er langt fra Jorden, som du kan overvåge i timer eller dage, hvis det kræves, og som opererer i et stort bølgelængdeområde i det infrarøde [spectrum], fordi det er her alle de molekylære spektroskopiske træk, som vi søger efter, er placeret. Og James Webb er præcis, hvad jeg taler om.”
For de Wit er teknologiske skridt fremad lavet med Webb kan næppe overvurderes. “Med hensyn til informationsindhold går vi stort set fra at lytte til radio til at have fjernsyn,” sagde han.
Splittende Lys
Den metode, forskerne vil bruge til at finde ud af, om TRAPPIST-1-planeterne har atmosfærer eller ej kaldes transitspektroskopi. Det virker ved at indsamle sollys, der passerer rundt om en nærliggende planet, og opdele dette lys i et spektrum – ligesom hvordan et prisme deler hvidt lys i en regnbue.
Hvis det sollys passerede gennem en planets atmosfære på vej til Jorden, så vil der være afslørende tegn i lysets spektrum.
“Så du har aftryk af atmosfærens kemiske signatur, der vises i dine data og dine spektroskopiske data,” sagde Gillon.
Undersøgelsen vil blive udført i trin. Først vil Webb-astronomerne fastslå, om nogen af TRAPPIST-1-planeterne faktisk har en atmosfære – en enorm udvikling i sig selv.
For det andet vil arbejdet begynde at finde ud af, hvad hver af disse atmosfærer er lavet af. En proces, som de Wit beskrev som “som at skrælle et løg.”
“Noget, der er værd at bemærke, er, at noget let kan spores, bare fordi det har meget stærke funktioner, men det kan være meget, meget lavt antal,” tilføjede han. “Så vi vil begynde at finde molekylære egenskaber, det er fantastisk. Men så ville det næste skridt være, at vi har nok data, så vi kan begynde at diskutere, hvor meget der er af det her, og så kan vi endda begynde at udtrække information om temperaturen, som en funktion af højde og tryk.”
Dernæst kunne Webb-teamet begynde at udlede detaljer om overfladeforhold og de processer, der kunne have ført til tilstedeværelsen af disse atmosfæriske komponenter i første omgang.
“Det er ligesom dit yndlings-tv-program, og du skal vente en uge for at komme til næste afsnit,” sagde de Wit. “I dette tilfælde skal du måske vente et år på at få den næste episode.”
At have en gas
Der er mange atmosfæriske komponenter, som ville være af interesse for forskere, der studerer TRAPPIST-1-planeterne – vanddamp kan være blandt de første, der dukker op – men for Gillon vil metan være den store.
“Vi ved, at metan har en meget kort levetid,” sagde han. “I sådan en atmosfære forsvinder dens molekyler meget hurtigt. Så hvis du har store mængder metan i atmosfæren på en af disse TRAPPIST-1 planeter, med atmosfæren også rig på CO2 eller ozon, så ville det betyde, at der var en meget stor kilde til metan. Og vi kender ikke mange abiotiske kilder, men vi ved, at liv kan producere metan.
“Vi tror, at før Jordens atmosfære var meget rig på ilt, takket være stigningen i fotosyntesen, var metan i stor overflod i Jordens atmosfære, fordi der var nogle bakterier, der producerede meget metan på det tidspunkt.
“Så hvis vi opdager metan, vil det være super spændende.”
Posten James Webb kigger ind i TRAPPIST-1, et stjernesystem fuld af jordlignende planeter dukkede op først Newsweek.
.
