К2–18 b: вода — вероятно, жизнь — едва ли

11 сентября опубликованы работы двух групп, интерпретировавших одни и те же данные космического телескопа «Хаббл», снявшего восемь транзитов планеты по диску звезды ­К2–181. При этом атмосфера планеты видна на просвет, и если в каком-то спектральном диапазоне сильнее поглощает свет звезды, то планета выглядит «толще». Именно это и зафиксировал «Хаббл»: планета чуть «разбухает» в полосе поглощения молекул воды в ближнем инфракрасном диапазоне в районе 1,4 микрона.

Звезда — большой красный карлик (0,4 массы Солнца), планета — суперземля, примерно 8 масс Земли. Расстояние до системы — 34 парсека. Планета находится в зоне обитаемости.

На графике справа — результаты наблюдений. По вертикали — отношение площади планеты к площади звезды (в миллионных долях) для каждого спектрального интервала. Как видно, несколько точек в районе 1,4 мкм выскочили вверх над средним на 1,5–2,5 стандартного отклонения (сигма).

Это интерпретируется как открытие паров воды в атмосфере K2–18 b. В одной из статей ­приводится статистическая значимость результата 3,6 σ, в другой — 3,9 σ. Процедура этих оценок толком не описана и представляется сомнительной. Никаких оценок хи-квадрат, как это принято «в хороших домах», нет. На глаз здесь не больше 2,5 σ, то есть результат маргинально значимый — вместо открытия следует говорить об указании на возможный эффект, что тоже достаточно важно.

Вода в атмосфере планет-гигантов найдена уже давно, тем же методом. Новость об открытии воды у планеты земного типа уже была2, но там результат был неправдоподобен и «рассосался» при более поздних измерениях. Здесь эффект более правдоподобен: тяжелая планета вполне способна удержать значительное количество воды. Плотность для тяжелой планеты относительно низкая (3,3), что означает либо толстую атмосферу, либо планету-океан.

Немного подозрительно то, что для объяснения величины эффекта требуется довольно пухлая атмосфера со значительной примесью водорода и/или гелия (средний молекулярный вес — от 3 до 11 в ­зависимости от наличия других газов). В принципе, такая планета может ­сохранить водород и тем более гелий, но может и потерять — тут нужны специальные оценки.

Про другие газы в атмосфере авторы сказать ничего не могут. Азот вообще не детектируется в исследованном диапазоне; СО2, СО, NH3, CH4 и другие газы, включая кислород, в принципе, детектируются, но не видны.

Новость надо признать весьма нашумевшей: народ уже интересуется, как туда долететь (34 парсека). Долететь нельзя, но то, что народ интересуется, — хорошо. К сожалению, жизнь на подобной планете крайне маловероятна. Толстая атмосфера означает сильный парниковый эффект. Хотя она получает тепла на единицу площади лишь немногим больше, чем Земля, очень вероятно, что условия на поверхности (если твердая поверхность существует) там похожи на венерианские. И вообще, системы красных карликов не самое лучшее место для жизни, хотя тяжелый карлик и большая планета облегчают ситуацию, но не настолько, чтобы можно было бы надеяться обнаружить ее следы. Тем более, что высокоразвитая фотосинтезирующая жизнь, вероятно, вообще редкий феномен.

Видимо, эти спектры близки к максимуму того, что можно выжать из «Хаббла». Ждем запуска «Джеймса Вебба».

Борис Штерн

1 Обе статьи есть в архиве е-принтов: arxiv.org/pdf/1909.04642.pdf, arxiv.org/pdf/1909.05218.pdf

2 См. trv-science.ru/2017/04/25/s-otkrytiem-atmosfery-u-ekzoplanety-pokhozhe-potoropilis/