James Webb-teleskopet finner halvtungt vann på WASP-39b

HDO ligner vanlig vann, H₂O, men ett av de to hydrogenatomene er erstattet av deuterium. Deuterium er en tyngre hydrogenisotop med ett ekstra nøytron i atomkjernen.

Et uvanlig høyt deuteriuminnhold

Påvisningen gjorde det mulig å beregne forholdet mellom deuterium og hydrogen, kalt D/H-forholdet, i vannet i WASP-39bs atmosfære. Forskerne fant et forhold på 4,0^{+1,3}_{-1,1} × 10⁻³ .

Dette er betydelig høyere enn D/H-forholdene som er målt i Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Verdien overlapper samtidig med målinger fra enkelte stjernedannende områder og objekter i det indre solsystemet .

Tallet er derfor mer enn en kjemisk kuriositet. D/H-forholdet kan fungere som et slags historisk spor etter hvor planetens vann kom fra, og hva som har skjedd med atmosfæren over tid.

To mulige forklaringer

Forskerne peker på to hovedscenarier for den høye deuteriumanrikningen .

1. Planeten ble dannet langt fra stjernen

WASP-39b kan ha blitt dannet i de kalde, ytre delene av planetsystemet – utenfor den såkalte snølinjen, der vann kan fryse til is. I slike områder kan deuteriumrikt vann ha blitt bundet i is og senere inngått i materialet som bygget opp planeten.

Planeten kan deretter ha vandret innover mot stjernen. I så fall kan atmosfæren ha bevart et kjemisk avtrykk fra den kalde delen av planetsystemet der WASP-39b opprinnelig ble til .

2. Atmosfæren ble endret over tid

En annen mulighet er at anrikningen har oppstått etter at planeten ble dannet. Kjemiske reaksjoner høyt i atmosfæren, blanding mellom ulike atmosfæriske lag og at det lettere hydrogenet forsvinner ut i verdensrommet, kan gradvis ha økt andelen av det tyngre deuteriumet i den atmosfæren JWST observerer i dag .

De to forklaringene er ikke nødvendigvis enkle å skille fra hverandre. Nye observasjoner og bedre atmosfæremodeller må til for å avgjøre hvor mye av signalet som skyldes planetens opprinnelse, og hvor mye som skyldes senere utvikling.

Ikke et tegn på liv – men et viktig verktøy

WASP-39b er en brennhet gassplanet og regnes ikke som beboelig. Påvisningen av HDO er derfor ikke et tegn på liv. Betydningen ligger i metoden: JWST viser at det er mulig å lete etter denne isotopiske signaturen i atmosfæren til en planet utenfor solsystemet .

D/H-forholdet er interessant fordi det kan fortelle noe om en planets vannhistorie. På jorden brukes forholdet blant annet til å undersøke hvordan vannet vårt kan ha blitt levert, og til å sammenligne mulige kilder som asteroider og kometer .

I framtiden kan astronomer forsøke å bruke samme framgangsmåte på en mindre og temperert steinplanet. Da kan målingene bidra til å svare på spørsmål som:

• Ble vannet levert av isrike byggesteiner fra de ytre delene av planetsystemet?
• Har strålingen fra moderstjernen endret vannet og atmosfæren over tid?
• Har planeten mistet store mengder av det lettere hydrogenet til verdensrommet?

Svarene kan bli viktige når forskere skal vurdere om en steinplanet kan ha flytende vann på overflaten – og om den dermed har noen av forutsetningene for liv . Funnet på WASP-39b er med andre ord et teknologisk og vitenskapelig bevis på at JWST kan spore en sentral del av en planets kjemiske historie, også på svært store avstander.