Астрономы определили новый класс потенциально обитаемых экзопланет — Hycean

Астрономы определили новый класс экзопланет, сильно отличающихся от нашей, но способных поддерживать жизнь, что может значительно ускорить поиск жизни за пределами нашей Солнечной системы.

В поисках жизни астрономы в основном ищут планеты с такими же размерами, массой, температурой и составом атмосферы, как у Земли. Однако астрономы из Кембриджского университета считают, что существуют более многообещающие возможности.

Исследователи определили новый класс пригодных для жизни планет, получивший название «Hycean» (Гикеан) — горячие, покрытые океаном планеты с богатой водородом атмосферой, которые более многочисленны и наблюдаемы, чем планеты земного типа.

Исследователи говорят, что результаты могут означать, что обнаружение биосигнатур жизни за пределами нашей Солнечной системы в течение следующих двух или трех лет является реальной возможностью.

«Планеты Hycean открывают совершенно новые возможности для поиска жизни в других местах», — сказал Никку Мадхусудхан из Кембриджского института астрономии, руководивший исследованием.

Многие из основных кандидатов Hycean, идентифицированные исследователями, больше и горячее, чем Земля, но все же обладают характеристиками, позволяющими содержать большие океаны, которые могут поддерживать микробную жизнь, аналогичную той, которая встречается в некоторых из самых экстремальных водных сред Земли.

Эти планеты также допускают гораздо более широкую обитаемую зону, или «зону Златовласки», по сравнению с планетами земного типа. Это означает, что они все еще могут поддерживать жизнь, даже если они находятся за пределами диапазона, в котором планета, подобная Земле, должна быть пригодной для жизни.

Тысячи планет за пределами нашей Солнечной системы были обнаружены с тех пор, как первая экзопланета была идентифицирована почти 30 лет назад. Подавляющее большинство — планеты размером между Землей и Нептуном, и их часто называют «суперземлями» или «мини-Нептунами»: они могут быть преимущественно скалистыми или ледяными гигантами с богатой водородом атмосферой или чем-то средним.

Большинство мини-Нептунов более чем в 1,6 раза больше Земли: меньше Нептуна, но слишком велики, чтобы иметь твердую поверхность, такую как у Земли. Более ранние исследования таких планет показали, что давление и температура под их богатой водородом атмосферой были бы слишком высокими для поддержания жизни.

Однако недавнее исследование мини-Нептуна K2-18b показало, что в определенных условиях эти планеты могут поддерживать жизнь. Результат привел к подробному исследованию всего диапазона планетных и звездных свойств, для которых эти условия возможны, какие известные экзопланеты могут удовлетворять этим условиям и можно ли наблюдать их биосигнатуры.

 Читайте также: Экзопланета K2-18b может иметь подходящие условия для жизни

Исследование привело ученых к выявлению нового класса планет, планет Hycean, с огромными океанами, охватывающими всю планету, под богатой водородом атмосферой. Планеты Hycean могут быть в 2,6 раза больше Земли и иметь температуру атмосферы почти до 200 градусов по Цельсию, но их океанические условия могут быть аналогичны условиям, способствующим микробной жизни в океанах Земли. К таким планетам также относятся заблокированные приливными силами  «темные» миры Hycean, которые могут иметь условия для обитания только на их постоянной ночной стороне, и «холодные» миры Hycean, которые получают мало излучения от своих звезд.

Планеты такого размера преобладают в известной популяции экзопланет, хотя они не были изучены так подробно, как суперземли. Такие миры, 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 Hycean: для подтверждения требуются другие аспекты, такие как масса, температура и свойства атмосферы.

Пытаясь определить, каковы условия на планете за много световых лет от нас, астрономам сначала нужно определить, находится ли планета в обитаемой зоне своей звезды, а затем искать молекулярные сигнатуры, чтобы сделать вывод об атмосфере и внутренней структуре планеты, которая определяют состояние поверхности, наличие океанов и потенциал для жизни.

Астрономы также ищут определенные биосигнатуры, которые могут указывать на возможность существования жизни. Чаще всего это кислород, озон, метан и закись азота, которые все присутствуют на Земле. Есть также ряд 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 так многочисленны.

«По сути, когда мы искали эти различные молекулярные сигнатуры, мы сосредотачивались на планетах, подобных Земле, что является разумным местом для начала поисков», — говорят ученые. «Но мы думаем, что планеты Hycean дают больше шансов найти несколько следов биосигнатур».

«Удивительно, что на планетах, столь отличных от Земли, могут существовать условия для жизни», — сказал соавтор исследования Анджали Пьетт.

Ученые обнаружили, что ряд следов наземных биомаркеров, которые, как ожидается, будут присутствовать в атмосферах планет Hycean, будут легко обнаружены с помощью спектроскопических наблюдений в ближайшем будущем. Большие размеры, более высокие температуры и богатые водородом атмосферы планет Hycean делают их атмосферные сигнатуры гораздо более заметными, чем у планет земного типа.

 Читайте также: Жизнь может существовать на ближайших экзопланетах

Кембриджская команда определила значительную выборку потенциальных миров Hycean, которые являются первыми кандидатами для подробного изучения с помощью телескопов следующего поколения, таких как космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), который должен быть запущен в конце этого года. Все эти планеты вращаются вокруг красных карликов на расстоянии 35–150 световых лет от нас: достаточно близко по астрономическим стандартам. Запланированные наблюдения JWST за наиболее многообещающим кандидатом, K2-18b, могут привести к обнаружению одной или нескольких биосигнатур.

«Обнаружение биосигнатур изменит наше понимание жизни во Вселенной», — говорят ученые. «Мы должны открыто говорить о том, где мы ожидаем найти жизнь и какую форму она может принять, поскольку природа продолжает удивлять нас зачастую невообразимыми способами».

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.