I en utveckling som får astronomer att justera sina modeller och möjligen även sina förväntningar har James Webb-teleskopet upptäckt vattenismoln på en avlägsen gasjätte. Upptäckten, ledd av Elisabeth Matthews vid Max Planck-institutet för astronomi (MPIA), gjordes på planeten Epsilon Indi Ab – en Jupiter-liknande planet som tydligen är mer komplex än vi gav den cred för.

Detta markerar ett betydande steg i den långsamma marschen från att bara hitta exoplaneter till att faktiskt förstå dem. I decennier, från 1995 till omkring 2022, handlade spelet enbart om upptäckt via indirekta metoder. JWST:s uppskjutning 2022 förändrade det, vilket möjliggjorde detaljerade atmosfärsstudier – även om vi fortfarande är några teleskop bort från att leta efter utomjordiska gräsmatteskyltar.

Som huvudförfattare Elisabeth Matthews uttryckte det med beundransvärt perspektiv: "JWST tillåter oss äntligen att studera solsystemsliknande planeter i detalj. Om vi vore utomjordingar, flera ljusår bort, och tittade tillbaka på solen, är JWST det första teleskopet som skulle låta oss studera Jupiter i detalj." Implikationen är naturligtvis att studera jorden i detalj skulle kräva teknik vi ännu inte uppfunnit – vilket förmodligen är till det bästa.

Att studera verkliga Jupiter-liknande planeter har varit knepigt eftersom den enklaste metoden kräver att de passerar framför sin stjärna, vilket gynnar heta, nära gasjättar. Matthews team kringgick detta genom att direkt avbilda Epsilon Indi Ab med JWST:s midinfraröda instrument MIRI. Planeten, som kretsar kring stjärnan Epsilon Indi A i stjärnbilden Indi, är en kraftig kille med en massa på 7,6 Jupiter men en liknande diameter. Den kretsar ungefär fyra gånger längre bort från sin något svalare stjärna än Jupiter gör från solen, vilket ger den en yttemperatur mellan 200 och 300 Kelvin (-70 till +20 °C). Det är varmare än Jupiters 140 K – en kvarvarande värme från dess bildning som långsamt kommer att försvinna över miljarder år.

Teamet använde en koronograf på MIRI för att blockera stjärnans ljus och fångade bilder vid 11,3 μm, precis utanför en våglängd associerad med ammoniak. Genom att jämföra dessa med 2024-bilder vid 10,6 μm kunde de uppskatta ammoniaknivåerna. MPIA-byggd hårdvara förtjänar en nickning här.

Överraskningen? Jupiters övre atmosfär domineras av ammoniakgas och moln. Epsilon Indi Ab förväntades ha mycket ammoniakgas, men inte moln. Istället visade observationerna mindre ammoniak än förväntat. Den ledande förklaringen? Tjocka, lappade vattenismoln, liknande jordens cirrusmoln, står i vägen.

Detta presenterar ett förtjusande problem för astronomer, vars datormodeller ofta förenklar saker genom att ignorera moln eftersom de är svåra att simulera. Medförfattare James Mang vid University of Texas i Austin kallade det "ett fantastiskt problem att ha" och noterade att JWST avslöjar komplexitet som modeller nu "börjar fånga".

Framtiden ser molnig ut på bästa sätt. NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope, som skjuts upp 2026-2027 med MPIA som partner, borde vara utmärkt på att direkt upptäcka reflekterande vattenismoln. Samtidigt söker Matthews team mer JWST-tid för att studera andra kalla Jupiter-liknande planeter, vilket bygger grunden för det ultimata målet: att studera jordlika världar och, en dag, leta efter tecken på att vi inte är ensamma.

Resultaten publiceras i Astrophysical Journal Letters av E. C. Matthews et al. De MPIA-forskare som är inblandade är Elisabeth Matthews och Bhavesh Rajpoot, i samarbete med James Mang och Caroline Morley (University of Texas at Austin), Aarynn Carter och Mathilde Mâlin (Space Telescope Science Institute), och andra.