James Webb je, slično teleskopima Hubble i Spitzer, otkrio izolirane sastojke atmosfere udaljenog planeta WASP-39b, no sad znamo i način na koji oni funkcioniraju. Webb je otkrio cjelovit pregled atoma, molekula i znakova aktivne kemije i čak načina na koji tamošnji oblaci funkcioniraju i izgledaju izbliza. Umjesto da prekrivaju nebo u jednolikom sloju, oblaci planeta WASP-39b rasipani su te su različitih oblika i veličina.

Teleskopov snop osjetljivih instrumenata treniran je u atmosferi planeta WASP-39b, 'vrućeg Saturna' koji kruži oko zvijezde udaljene 700 svjetlosnih godina od Zemlje.

Otkrića su instrumentima na Webbu dala mogućnost provođenja brojnih analiza na egzoplanetima - planetima koji se kreću oko drugih zvijezda. Ovo uključuje manje planete, poput onih kamenitih koje smo pronašli u sustavu TRAPPIST-1, piše NASA.

'Promatrali smo egzoplanet raznim instrumentima koji pokrivaju širi infracrveni spektar te mogu pratiti razne kemijske otiske prstiju koji su nužni za ovu misiju', rekla je Natalie Batalha, astronomkinja na Sveučilištu Kalifornija u Santa Cruzu koja je doprinijela razvoju i pomogla koordinirati novo istraživanje. 'Podaci poput ovih mijenjaju cijelu igru', ističe.

Otkrića su detaljnije opisana u nizu novih znanstvenih radova, od kojih su tri u tisku, a dva u procesu recenzije. Na planetu je tako otkrivena atmosfera od sumporova dioksida (SO2), molekule nastale kemijskom reakcijom pokrenutom svjetlom visoke energije koja stiže od tamošnjeg sunca. Zaštitni ozonski sloj na Zemlji nastaje na sličan način.

'Ovo je prvi put u povijesti da imamo konkretan dokaz fotokemije - kemijskih reakcija koje je pokrenulo zvjezdano svjetlo - na egzoplanetima', kaže Shang-Min Tsai, znanstvenik s Oxforda i glavni autor rada koji objašnjava podrijetlo sumporovog dioksida u atmosferi egzoplaneta WASP-39b. 'Ovo vidim kao početak naprednog razumijevanja atmosfera udaljenih egzoplaneta', kaže.

Otkriće fotokemije na egzoplanetu također je znanstvenicima omogućilo izraditi računalne modele s podacima koji su potrebni za cjelovito objašnjenje tih fizičkih procesa. Rezultat su poboljšanja u modeliranju koja će u budućnosti pomoći izgraditi tehnološko znanje potrebno za interpretaciju potencijalnih znakova da su neki planeti naseljivi.

'Planeti su izgrađeni i transformirani kruženjem unutar radijacije zvijezde domaćina', kaže Batalha. 'Na Zemlji su takve transformacije omogućile razvoj života', dodaje.

Blizina planeta WASP-39b zvijezdi koja je osam puta manja od one između Merkura i Sunca također služi kao laboratorij za otkrivanje utjecaja radijacije Sunca na egzoplanete. Bolje razumijevanje povezanosti te zvijezde i planeta trebalo bi pružiti i bolje razumijevanje načina na koji ovi procesi utječu na raznolikost planeta koje smo dosad uspjeli otkriti.

Kako bi snimio svjetlo koje dolazi iz WASP-a 39b, Webb ga je pratio dok prolazi ispred svoje zvijezde, dozvolivši malo svjetla da prođe kroz njegovu atmosferu. Razne vrste kemikalija u atmosferi apsorbiraju razne boje u spektru, što znači da boje koje nedostaju astronomima pružaju uvid o spojevima koji ih apsorbiraju. Promatranjem svemira u infracrvenom svjetlu, Webb može dobiti kemijski otisak prsta koji ne može biti prepoznat u vidljivom svjetlu.

Drugi dijelovi atmosfere koje je prepoznao Webb uključuju natrij, kalij i vodenu paru, potvrdivši dosadašnja promatranja te otkrivši dodatne otiske vode na duljim valnim duljinama koje dosad nismo promotrili.

Webb je prepoznao i ugljični dioksid na većoj rezoluciji, pruživši dvostruko više podataka nego što smo dobili prijašnjim promatranjima. U međuvremenu su otkriveni tragovi ugljikovog monoksida, metana i hidrogen sulfida, no samo u malim omjerima. Da bi dobio širi uvid u atmosferu planeta, međunarodni je tim analizirao podatke snimljene Webbovim fino kalibriranim načinima rada instrumenata.

Posjedovanje tog detaljnog pregleda kemijskih sastojaka atmosfere egzoplaneta znanstvenicima pruža uvid u brojnost raznih elemenata i njihov međusobni odnos (ugljika u odnosu na kisik ili kalija u odnosu na kisik). Ovo pruža uvid u način na koji je ovaj, a možda i drugi planeti, nastao iz diska plina i prašine koji su ranije okruživali matičnu zvijezdu.