Büyük gezegenler yaşam için doğru koşullara sahip olabilir
124 ışık yılı uzaklıkta olan K2-18b gezegeninin yarıçapı dünyadan 2.6 kat, kütlesi 8.6 kat daha büyüktür. Yıldızının sıcaklıkları gezegende sıvı suyun var olmasına izin verebileceği ölçüler içinde ve gezegen, yıldızın yaşanabilir bir bölge içinde kalan uygun yörüngede dolanmakta. İki farklı araştırma ekibi hidrojen bakımından zengin atmosferinde su buharının tespit edildiğini bildirmesinden sonra, 2019 sonlarında gezegen medyada epeyce ilgi odağı oldu. Bununla birlikte, atmosferin kapsamı ve altındaki iç mekanın koşulları henüz bilinmemektedir.
Grubun lideri, Cambridge Astronomi Enstitüsü’nden Dr. Nikku Madhusudhan, “Bir dizi öte gezegenin atmosferinde su buharı tespit edildi, ancak gezegen yaşanabilir bölgede olsa bile, bu mutlaka yüzeyde yaşanabilir koşullar olduğu anlamına gelmez. Yaşanabilirlik umutları oluşturmak için, gezegende iç ve atmosferik koşulların, özellikle de atmosferin altında sıvı suyun bulunup bulunamayacağı hakkında birleşik bir anlayış elde etmek önemlidir” dedi.
K2-18b’nin büyük boyutu göz önüne alındığında, Dünya’dan daha büyük Neptün’den daha küçük bir gezegen versiyonu gibi olacağı öne sürüldü. Bu durumda bir ‘mini-Neptün’ün içi kaya ve demir çekirdeği olan yüksek basınçlı su tabakasını çevreleyen önemli bir hidrojen’ zarfına ‘sahip olması beklenir. Hidrojen zarfı çok kalınsa, altındaki su tabakasının yüzeyindeki sıcaklık ve basınç, yaşamı destekleyemeyecek kadar büyük olacaktır.
Madhusudhan ve ekibi, K2-18b’nin büyüklüğüne rağmen, hidrojen zarfının mutlaka çok kalın olmadığını ve su tabakasının yaşamı desteklemek için doğru koşullara sahip olabileceğini gösterdiler. Verileri açıklamak için ayrıntılı sayısal modeller ve istatistiksel yöntemler kullanarak hem atmosferin hem de iç ortamın kompozisyonunu ve yapısını belirlemek için gezegenin mevcut atmosferik gözlemlerinin yanı sıra kütle ve yarıçapını da hesaba kattılar.
Araştırmacılar, atmosferin önemli miktarda su buharı ile hidrojen bakımından zengin olduğunu doğruladılar. Ayrıca metan ve amonyak gibi diğer kimyasalların bu tür bir atmosfer için beklenenden daha düşük olduğunu buldular. Ekip daha sonra, atmosferik özellikleri, gezegensel iç mekan modelleri için sınır koşulları olarak kullandı. Atmosferik özellikleri, gezegenin kütlesini ve yarıçapını açıklayabilecek çok çeşitli modelleri araştırdılar. Böylece, hidrojen zarfının kapsamı ve su katmanındaki sıcaklıklar ve basınçlar dahil olmak üzere iç mekandaki olası koşulları elde etmeleri sağlandı.
Aynı Enstitü’den astrofizikçi Matthew Nixon, “Hidrojen zarfının kalınlığını, hidrojenin ne kadar derine gittiğini bilmek istedik. Bu, birden fazla çözümle ilgili bir sorun olsa da, tüm gözlemleri birlikte açıklamak için fazla hidrojene ihtiyacımız olmadığını gösterdik” dedi. Araştırmacılar, verilerin izin verdiği maksimum hidrojen zarfının, gezegenin kütlesinin yaklaşık% 6’sı olduğunu, ancak çözümlerin çoğunun daha azını gerektirdiğini hesapladılar.
Minimum hidrojen miktarıysa, Dünya atmosferinin kütlesine oranla yaklaşık milyonda birdir. Özellikle, bir dizi senaryo, atmosferinin altındaki okyanuslarda, Dünya okyanuslarında bulunanlara benzer basınç ve sıcaklıklarda bir okyanus dünyasına izin verdiğini göstermektedir. Bu çalışma, Dünya’dan önemli ölçüde daha büyük olan, Dünya benzeri öte gezegenlerin, güneş sistemi dışındaki yaşanabilir koşullar ve biyolojik imzalar arayışına kapı açıyor.