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우주 이야기 1345 - 가까운 외계 행성에 거대한 바다가 있다?



 (This illustration shows what exoplanet K2-18 b could look like based on science data. K2-18 b, an exoplanet 8.6 times as massive as Earth, orbits the cool dwarf star K2-18 in the habitable zone and lies 120 light years from Earth. A new investigation with NASA’s James Webb Space Telescope into K2-18 b, an exoplanet 8.6 times as massive as Earth, has revealed the presence of carbon-bearing molecules including methane and carbon dioxide. The abundance of methane and carbon dioxide, and shortage of ammonia, support the hypothesis that there may be a water ocean underneath a hydrogen-rich atmosphere in K2-18 b. In this illustration, the exoplanet K2-18 c is shown between K2-18 b and its star. Credit: Illustration: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI); Science: Nikku Madhusudhan (IoA))

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(Spectra of K2-18 b, obtained with Webb’s NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) and NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) displays an abundance of methane and carbon dioxide in the exoplanet’s atmosphere, as well as a possible detection of a molecule called dimethyl sulfide (DMS). The detection of methane and carbon dioxide, and shortage of ammonia, are consistent with the presence of an ocean underneath a hydrogen-rich atmosphere in K2-18 b. K2-18 b, 8.6 times as massive as Earth, orbits the cool dwarf star K2-18 in the habitable zone and lies 110 light years from Earth. Credit: Illustration: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI), Joseph Olmsted (STScI); Science: Nikku Madhusudhan (IoA))

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제임스 웹 우주 망원경이 지구에서 가까운 외계 행성의 대기에서 메탄과 이산화탄소 등을 확인했습니다. 케플러 우주 망원경이 발견한 외계 행성 K2-18b는 지구에서 120광년 정도 떨어져 있는 외계 행성으로 지구 지름의 2.6배, 지구 질량의 8.6배 정도 되는 미니 해왕성형 행성입니다.

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미니 해왕성은 태양계에 비교할만한 행성이 없기 때문에 정확히 어떤 형태의 행성인지 잘 모르는 행성군이기도 합니다. 케임브리지 대학의 니쿠 마드후수드한 (Nikku Madhusudhan, an astronomer at the University of Cambridge)이 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경을 통해 K2-18 b의 대기를 관측했습니다.

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K2-18 b는 지구에서 봤을 때 모항성 앞을 지나기 때문에 별의 빛이 아주 조금이라도 행성의 대기를 통과해 지구에 도달하게 됩니다. 물론 아주 미미한 빛이지만, 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph)와 NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph)의 강력한 성능을 이용해 이 행성의 대기에 어떤 물질이 있는지 확인했습니다.

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관측 결과 K2-18 b는 이산화탄소와 메탄은 풍부한 반면 암모니아는 적었습니다. 이는 과학자들이 이론적으로 생각하는 하이션 (Hycean) 외계 행성의 특징에 부합합니다. 하이션 행성은 수소가 풍부한 대기와 물로 표면이 덮혀 있는 행성으로 바다에서 생명체가 발생할 수 있는 또 다른 행성 형태로 주목받고 있습니다.

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연구팀은 이외에도 dimethyl sulfide (DMS)의 존재를 의심할만한 초기 분석 결과도 내놓았습니다. 지구에서 DMS는 해양 식물성 플랑크톤에 의해서만 만들어지기 때문에 의미 심장한 결과입니다.

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하지만 아직 이 외계 행성에 생명체 존재 가능성을 의심할만한 확실한 증거를 찾았다고 말하기에는 이른 상태입니다. 앞으로 제임스 웹 우주 망원경과 다른 차세대 망원경을 통해 더 자세한 정보가 밝혀지기를 기대합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-09-webb-methane-carbon-dioxide-atmosphere.html

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Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere, Astrophysical Journal Letters (2023). esawebb.org/media/archives/rel … ic2321/weic2321a.pdf

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