Кембриджские астрономы определили новый класс экзопланет, которые теоретически могут поддерживать развитие жизни. Эти миры, покрытые глобальным океаном с богатой водородом атмосферой, исследователи окрестили Hycean. Такие экзопланеты более многочисленны в планетных каталогах, чем скалистые, похожие на Землю, на которых ученые до сих пор сосредоточили свои поиски внеземной жизни.
В поисках жизни в космосе ученые основывают свои усилия на том, что они знают, и они знают только одну планету, на которой развивалась жизнь, - нашу собственную, Землю. Следовательно, поиск внеземной жизни сосредоточен на скалистых мирах, подобных нашему, расположенных на соответствующем расстоянии от звезды, с аналогичной массой, атмосферой и температурой на поверхности.
Однако это не означает, что жизнь не может существовать на планетах, менее похожих на Землю. Команда астрономов из Кембриджского университета определила класс планет, которые могут оказаться полезными в поисках жизни. Это экзопланеты, покрытые глобальным океаном, с богатой водородом атмосферой, которая может содержать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Результаты исследований были опубликованы в Astrophysical Journal (DOI: 10.3847/1538-4357/abfd9c).
Гикеан
Астрономы определили новый класс планет, на которых может развиться жизнь. Ученые назвали их «гикеанами». Название образовано из портманто латинских слов hydrogenium (водород) и ocean (океан), что даёт из принятого в химии номенклатурного названия водорода гидрогениум и слова океан слово «гикеан» по нормам русского языка. Это горячие, покрытые океаном планеты с богатой водородом атмосферой, которые более многочисленны и более заметны, чем планеты земного типа. Энтузиасты уже потирают руки, потому что верят, что найти биосигнатуры для жизни за пределами нашей Солнечной системы в ближайшие два-три года - реальная возможность.
Гиканы открывают совершенно новый путь в наших поисках внеземной жизни, - сказал доктор Никку Мадхусудхан из Кембриджского астрономического института, руководивший исследованием.
Многие из миров гикеанов, идентифицированных учеными, больше и горячее, чем Земля, но эти планеты по-прежнему обладают особенностями, которые допускают существование больших океанов, способных поддерживать микробную жизнь, аналогичную той, которая встречается в самых экстремальных водных средах Земли - гидротермальных источниках на дне океана.
Некоторые условия в океанах этих миров могут быть похожи на условия в океанах Земли, например, аналогичные температуры и давления, наличие жидкой воды и энергии звезды. Есть много открытых вопросов, но это только первое предположение на данном этапе. Предполагается, что если микробная водная жизнь может возникать в таких океанах так же, как на Земле, то некоторые биосигнатуры также могут быть обычным явлением, - отметил Мадхусудхан.
Ученые также отметили, что такие водные миры могут поддерживать условия, подходящие для развития жизни на гораздо больших расстояниях от звезды-хозяина, по сравнению с каменистыми планетами, похожими на Землю. Наша планета находится в обитаемой зоне, которую иногда называют зоной Златовласки. Это зона вокруг звезды, где условия подходят для поддержания воды на поверхности планеты в жидком состоянии, что может способствовать появлению и развитию живых организмов. Расчеты показывают, что гикеаны могут поддерживать жизнь, даже если они находятся за пределами зоны обитаемости звезды, а это означает, что ученые должны исследовать больше этих миров.
Суперземли и мининептуны
С момента открытия первой экзопланеты почти 30 лет назад было идентифицировано и подтверждено около 4500 экзопланет в Млечном Пути. Данные космических телескопов предполагают, что наиболее распространенным типом экзопланет в наблюдаемой Вселенной являются те, которые отсутствуют в Солнечной системе. Это планеты больше Земли, но меньше Юпитера. Они известны как суперземли или мининептуны, и их радиус примерно в 1,6–4 раза больше, чем у Земли.
Большинство мининептунов более чем в 1,6 раза больше Земли. Они меньше Нептуна, но слишком велики, чтобы иметь скалистую внутреннюю часть, как Земля. Предыдущие исследования таких планет показали, что давление и температура под их богатой водородом атмосферой были бы слишком высокими для поддержания земной жизни.
Однако недавние исследования мининептуна K2-18b, проведенные командой Мадхусудхана, показали, что при определенных условиях эти планеты могут обеспечивать правильные условия для развития жизни. Эти исследования привели к подробному анализу всего диапазона планетных и звездных свойств, для которых такие условия возможны. Ученые также проверили, какие из уже известных экзопланет могут их выполнять и можно ли у них наблюдать биосигнатуры.
Найдем ли мы внеземную жизнь в океанах?
Именно эти анализы привели ученых к определению нового класса планет, «гикеанов», с огромными океанами, покрывающими всю планету под богатой водородом атмосферой. Планеты гикеаны могут быть в 2,6 раза больше Земли и иметь температуру атмосферы почти 200 градусов по Цельсию, но их океанические условия могут быть похожи на те, которые способствуют развитию микробной жизни в океанах Земли.
Планеты такого размера преобладают в известной популяции экзопланет, хотя они не были изучены так подробно, как суперземли. Гикеаны, вероятно, довольно распространены, а это означает, что самые многообещающие места для поиска жизни в других частях галактики могли скрываться у всех на виду.
Однако одного размера недостаточно, чтобы подтвердить, является ли планета гидробионтом: для подтверждения требуются другие аспекты, такие как масса, температура и свойства атмосферы.
Пытаясь определить условия на планете на расстоянии многих световых лет от нас, астрономы должны сначала определить, находится ли планета в обитаемой зоне своей звезды, а затем искать молекулярные сигнатуры, чтобы сделать вывод об атмосферной и внутренней структуре планеты.
Поиск биосигнатур
Астрономы также ищут биосигнатуры, которые могут указывать на возможность существования жизни. Наиболее распространены кислород, озон, метан и закись азота, присутствующие на Земле. Есть также много других биомаркеров, таких как метилхлорид и диметилсульфид, которых меньше на Земле, но они могут быть многообещающими индикаторами жизни на планетах с богатой водородом атмосферой, где кислород или озон могут быть не такими многочисленными.
По сути, когда мы искали эти разные молекулярные сигнатуры, мы фокусировались на планетах земного типа, что является разумным местом для начала. Но теперь мы считаем, что гикеаны дают больше шансов найти несколько биосигнатур, - сказал Мадхусудхан. Удивительно, что на планетах, столь отличных от Земли, могут существовать условия для жизни, - добавил Анджали Пьетте, соавтор публикации из Кембриджа.
Мадхусудхан и его команда определили, что в ближайшем будущем многие из биосигнатур, которые могут присутствовать в атмосферах Гикеанов, будут легко обнаружены с помощью спектроскопических наблюдений. Благодаря большему размеру, более высоким температурам и богатой водородом атмосфере этих планет их атмосферные сигнатуры гораздо легче обнаружить, чем у планет земного типа.
Кембриджская команда также определила большую выборку этих водных миров, которые являются первыми кандидатами для подробного изучения с помощью телескопов следующего поколения, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб», который должен быть запущен в космос в конце этого года. Все эти планеты вращаются вокруг красных карликов на расстоянии от 35 до 150 световых лет от нас. Это довольно близко по астрономическим меркам.
Обнаружение биосигнатур изменит наше понимание жизни во Вселенной. Мы должны быть открытыми к тому, где, как мы ожидаем, найдет жизнь и какую форму она может принять, потому что природа продолжает удивлять нас зачастую невообразимым образом, - сказал Мадхусудхан.
Источник: Кембриджский университет
