Neue Webb-Analysen wecken Zweifel an Biomarkern auf „K2-18b“
Pasadena (USA) – Seit im September 2023 in der Atmosphäre des 14 Lichtjahre entfernten Exoplaneten „K2-18b“ die chemischen Signaturen von Kohlendioxid, Methan und nicht zuletzt von Dimethylsulfid (DMS) entdeckt wurden, diskutieren Astrobiologen kontrovers darüber, ob es sich dabei um Biomarker handelt. In die andauernde Debatte reihen sich nun neue Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop ein, die Zweifel an der Lesart der Moleküle als Hinweise auf dortiges Leben wecken.
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Wie das Team um Reny Hu vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA vorab via ArXiv.org berichtet, haben sie vier neue JWST/NIRSpec-Transitbeobachtungen von „K2-18 b“ ausgewertet, die nun ein neues Bild des fernen Sub-Neptuns zeichnen.
Gemäßigter Neptun
„Gemäßigte Sub-Neptune sind vielversprechende Ziele für den Nachweis von flüssigen Wasserozeanen außerhalb des Sonnensystems“, schrieben die Forschenden in ihrem bislang noch nicht peer-reviewten und publizierten Fachartikel. „Wenn sie wasserreich sind und keine gewaltigen Wasserstoff-Helium-Hüllen besitzen, könnten diese Planeten trotz ihrer größeren Größe im Vergleich zur Erde flüssige Schichten unterhalb ihrer Atmosphären aufrechterhalten.“
Frühere Beobachtungen von „K2-18 b“ legten eine von Wasserstoff dominierte Atmosphäre nahe, die reich an Methan (CH₄) ist, mit moderaten Hinweisen auf Kohlendioxid (CO₂) und vagen Anzeichen für Dimethylsulfid (DMS).
Hintergrund: Die Biomarker DMS und DMDS
Auf der Erde werden DMS und DMDS ausschließlich von Leben erzeugt, hauptsächlich von mikrobiellen Lebensformen wie marinem Phytoplankton. Auch wenn ein bislang unbekannter chemischer Prozess die Quelle dieser Moleküle in der Atmosphäre von K2-18b sein könnte, stellen die nun bestätigten Ergebnisse dennoch den bislang stärksten Hinweis darauf dar, dass Leben auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems existieren könnte.
Neue Spektralanalysen
Die nun von Hu, Kolleginnen und Kollegen präsentieren neuen Beobachtungsergebnisse mit dem James Webb Space Telscope (JWST) ermöglichten es den Forschenden hochpräzise Transmissionsspektrum zu erstellen. Diese weisen sowohl Methan als auch Kohlendioxid eindeutig nach. Deren Häufigkeiten konnte nun präzise ermittelt werden und bestätigt damit klar die wasserreiche Natur des Planeten. Entweder besitzt dieser demnach eine dicke Hülle mit ≥ 10 % H₂O oder eine dünne Atmosphäre über einem flüssigen Wasserozean. Im dem ermittelten Spektrum sind weder Wasserdampf (H₂O), Ammoniak (NH₃) noch Kohlenmonoxid (CO) nachweisbar. „Das Fehlen von atmosphärischem Wasserdampf deutet auf eine effiziente Kaltfalle hin, während die Nichtnachweise von NH₃ und CO das Szenario einer kleinen, wasserstoffreichen Atmosphäre über einem flüssigen Reservoir stützen.“
Zugleich können aber auch alternative Modelle, die diese Gase beinhalten, das Spektrum ebenfalls innerhalb der Unsicherheiten reproduzieren, was den Bedarf an weiteren tiefergehenden Beobachtungen unterstreiche.
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„Das Spektrum zeigt nur geringe Signale von DMS, Methylmercaptan (CH₃SH) und Lachgas (N₂O), wobei keines eine Modellpräferenz über 3σ (Sigma) erreicht und alle unter ~2σ bleiben, sofern kein starker Dunst angenommen wird.“
Die darauf basierend erstellten konsistenten photochemischen Modelle zeigen zudem, dass DMS und CH₃SH abiotisch in großen, wasserstoffreichen Atmosphären mit hoher Metallizität entstehen können. Das mache es notwendig, „zusätzliche Indikatoren in Betracht zu ziehen, wenn diese Moleküle als mögliche Biosignaturen genutzt werden sollen.“
Trotz dieser aus anthropologischer Sicht eher entmutigenden Ergebnisse, stelle „K2-18 b“ weiterhin eine kühle, wasserreiche Welt dar, die als einer der vielversprechendsten gemäßigten Vertreter aus der Vielzahl bereits entdeckter Sub-Neptune herausrage, die für die Erforschung flüssiger Wasserumgebungen auf nicht erdähnlichen Planeten von besonderer Bedeutung sind. Weitere Charakterisierungen seiner Atmosphäre und seines Inneren seien deshalb umso notwendiger, so sie Autoren und Autorinnen abschließend.
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Recherchequelle: ArXiv.org
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