Новий тип потенційно населених планет описали астрономи

Вчені визначили умови, при яких життя можливе на міні-Нептуні, оточене щільною водневою атмосферою – “водень океан”, – і вже готуються до спостережень однієї з них.

Земля – єдиний відомий нам приклад населеної планети. Тому в пошуках можливого життя поза нею вчені звертаються насамперед до схожих світів. Втім, існують і варіанти: наприклад, активно обговорюється питання про можливість життя на планетах-океанах. А завдяки новій роботі астрономів з Кембриджського університету до числа потенційно населених можна віднести планети особливого типу, вкриті водою і водневою атмосферою. Про це Ніккі Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan) і його колеги пишуть у статті, опублікованій в The Astrophysical Journal.

У Сонячній системі подібних світів немає. Їх можна назвати «гібридами» планет-океанів з міні-Нептун – газовими карликами. Вся поверхня такої планети покрита океаном рідкої води, який оточує щільна, багата воднем атмосфера. Тому Мадхусудхан і його співавтори називають ці світи Hycean («водень океани») – від «водень» (hydrogen) і «океан» (ocean). У своїй новій статті вони дають список відповідних планет-кандидатів, розташованих не дуже далеко від Землі, і описують біомаркери можливого життя на них.

Робота почалася з вивчення міні-Нептуна K2-18b, який вважається потенційно жилим. Такі світи всього в кілька разів більші Землі (радіус K2-18b становить 2,7 земного, маса – 8,5 земної) і оточені товстою оболонкою з летючих речовин: атмосферою, в якій домінує водень, і, можливо, рідким океаном. Вважається, що тиск щільної атмосфери занадто великий, щоб під нею могло існувати хоч якесь життя. Однак у 2020 році Мадхусудхан зі співавторами показали, що при деяких умовах таке цілком можливо.

Тепер вони уточнили «вимоги» до жилої планети міні-Нептун. У своїй новій статті вони пишуть, що маса таких планет повинна знаходитися в межах від 2,6 до 10 земних. Тоді тиск у поверхні океану буде залишатися цілком прийнятним для життя. А ось відстань до зірки може коливатися в широких межах: навіть на значній відстані планету буде зігрівати парниковий ефект, створюваний водневою атмосферою. Такі світи вчені й називають Hycean – «водень океани». Вони навіть згадують «темні водень океани», які знаходяться близько до своєї зірки й завжди звернені до неї однією півкулею, так що життя можливе тільки на «нічний» стороні, ховаючись від потужного випромінювання і радіації.

За оцінками Мадхусудхан і його колег, при дотриманні відповідних умов життя може займати значний обсяг таких океанів – аж до глибин більших, ніж де-небудь на Землі. Однак в таких непростих умовах, включаючи дефіцит поживних речовин і потужне ультрафіолетове випромінювання біля поверхні, організми навряд чи здатні піти далі порівняно примітивних форм. Вчені знайшли 11 відомих екзопланет-кандидатів в населені «водень океани», і K2-18b – найперспективніший з них.

Астрономи перераховують і біомаркери потенційного життя на «водень океанах» – речовини, які торік в атмосфері з великою ймовірністю вказує на біологічну активність. На Землі це, наприклад, озон і метан. А в позбавленої вільного кисню атмосфері подібних планет роль біомаркерів можуть грати молекули диметилсульфіду і метилхлориду.

Вчені вважають, що щільна газова оболонка «водень океанів» полегшить пошуки цих сполук: у планет земного типу вона набагато слабша, і розглянути її важче. Можливо, таку роботу зможе провести космічний телескоп James Webb, який готується до польоту. Спостереження K2-18b на ньому вже заплановані.