В космическом пространстве обнаружены крупные планеты, полностью состоящие из океанов, и как минимум одна из них вызывает вопросы относительно наличия фитопланктона. Недавно исследователи провели вычисления, определяющие, с какой скоростью на подобных планетах могло бы возникнуть и развиться жизнь.
Название «гикеан» (hycean) подразумевает, что планета, во-первых, характеризуется глобальным океаном, состоящим из воды, а во-вторых, обладает атмосферой, насыщенной водородом: префикс «hy» в данном термине отсылает к hydrogenium, что в переводе с латыни означает «водород». Наличие океана, то есть воды в жидком состоянии, указывает на то, что планета расположена в так называемой зоне потенциальной обитаемости – на оптимальном расстоянии от звезды, где температура не слишком высока и не слишком низка. Поскольку такие планеты обычно обнаруживаются вблизи своих звезд, существует предположение, что их вода может быть значительно нагрета. По крайней мере, на освещенной стороне.
Первой из открытых планет, представляющих интерес в этом отношении, является K2-18 b, находящаяся на расстоянии 124 световых лет от Земли в созвездии Льва. Эта планета вращается вокруг малой и тусклой звезды — красного карлика — и располагается на расстоянии вдвое меньшем, чем Меркурий от Солнца, всего в 24 миллионах километров. Следовательно, для совершения одного оборота вокруг своей звезды ей требуется всего 33 земных дня.
По массе эту экзопланету классифицируют как суперземлю: её масса в 8,6 раза больше массы Земли, а её размеры превышают размеры нашей планеты в 2,7 раза. Соотношение массы и радиуса указывает на то, что планета не является ни каменистой, ни газовой. Её средняя плотность составляет 2,4 грамма на кубический сантиметр, что незначительно превышает плотность воды. На основе анализа, астрономы предположили, что это водяной шар с более плотным ядром. Обнаружение большого количества водорода в атмосфере планеты по спектральному анализу света, проходящего через неё, послужило основанием для предложения о выделении таких миров в отдельную категорию.
В настоящее время за ними следят уже более десяти специалистов. Хотя официально статус гикеана подтвержден не для всех. Однако, действительно идентифицированная как гикеан K2-18 b в 2023 году стала настоящим потрясением для тех, кто впервые её открыл.
Наблюдения за экзопланетой проводились с использованием орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб». В атмосфере, богатой парами, идентифицировали не только метан и углекислый газ, но и диметилсульфид. Последнее вещество заслуживает особого внимания, поскольку в значительных концентрациях на Земле оно образуется исключительно благодаря живым организмам, таким как морской фитопланктон и определенные виды бактерий. Этот газ знаком, вероятно, каждому, кто когда-либо ощущал освежающий аромат морского бриза.
Подобные размышления возникают в связи с потенциальной возможностью существования жизни в подобных обширных внеземных океанах. Недавно первооткрыватель K2-18 b, профессор Никку Мадхусудхан из Кембриджского университета (Великобритания), в сотрудничестве с зоологом Эмили Митчелл (Emily G. Mitchell) провел расчеты, касающиеся вероятного развития жизни на планетах-гикеанах. О результатах своей работы ученые сообщили в опубликованной статье, выложенной на сервере препринтов Корнеллского университета (США).
В качестве отправной точки для исследования были выбраны несколько простых организмов, обладающих необходимыми характеристиками. Среди них – микроскопическая диатомовая водоросль хаэтоцерос и динофлагелляты, также относящиеся к фитопланктону и являющиеся производителями диметилсульфида. Однако ключевым «модельным» организмом ученые определили одну из древнейших бактерий, обитающих на Земле – Aquifex aeolicus. Особый интерес представляет тот факт, что она существует вблизи подводных вулканов и гидротермальных источников, предпочитая воду с температурой от 85 градусов Цельсия и выше.
Необходимо было определить, при каких условиях и в какие временные рамки подобное развитие могло бы состояться на планете, обладающей гидротермальной активностью. Считается, что на ранних этапах развития жизни на Земле средние глобальные температуры достигали 20,8 градуса Цельсия, что несколько теплее, чем в настоящее время. Исследователи приняли решение использовать эти первоначальные земные климатические условия в качестве отправной точки и анализировать, какие процессы будут происходить, если на другой планете будет наблюдаться более высокая или более низкая температура.
Ученые выяснили, что даже незначительное повышение температуры, всего на пять градусов, приводит к мгновенному ускорению развития живых организмов в полтора раза. Если же температура увеличивается еще на 10 градусов, то эволюционные процессы разворачиваются в три с половиной раза быстрее. В свою очередь, понижение температуры существенно замедляет эволюцию: снижение температуры на 15 градусов уменьшает скорость видоизменения организмов до четверти от нормального значения.
Согласно проведенным расчетам, повышение температуры на 10 градусов по сравнению с исходной земной позволит основным группам одноклеточных развиться примерно через миллиард лет после возникновения жизни. Снижение температуры на 10 градусов, напротив, задержит этот процесс на несколько миллиардов лет. Учитывая, что гикеаны, вероятно, характеризуются повышенной температурой, полученные данные представляются позитивными для специалистов по астробиологии. Следует также отметить, что подобные планеты чаще всего обнаруживаются вблизи красных карликов, которые обладают продолжительностью существования от сотен миллиардов до триллиона лет.