Специалисты выяснили, какие факторы необходимы для существования жизни на мини-нептунах, имеющих плотную водородную атмосферу, которую называют «водородокеанами», и планируют изучать один из таких объектов.
Земля — единственная известная нам планета, на которой существует жизнь. В связи с этим, при поиске потенциально обитаемых миров за пределами нашей планеты, исследователи фокусируются на объектах, схожих с ней. Тем не менее, рассматриваются и другие возможности, в частности обсуждается вопрос о возможности жизни на планетах-океанах. А благодаря новой работе астрономов из Кембриджского университета к числу потенциально населенных можно отнести планеты особого типа, покрытые водой и водородной атмосферой. Об этом Никку Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan) и его коллеги пишут в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.
В Солнечной системе не существует планет, схожих с ними. Эти миры можно классифицировать как «гибриды» планет-океанов и мини-Нептунов, то есть газовых карликов. Вся поверхность подобной планеты представляет собой океан жидкой воды, который находится под плотной атмосферой, насыщенной водородом. Именно поэтому Мадхусудхан и его коллеги используют термин Hycean («водородокеаны»), образованный от слов «водород» (hydrogen) и «океан» (ocean). В новой научной публикации они представляют перечень потенциальных кандидатов, находящихся относительно недалеко от Земли, и рассказывают о биомаркерах, которые могут указывать на наличие жизни на этих мирах.
Изучение мини-Нептуна K2-18b стало отправной точкой работы, которая считается потенциально обитаемым. Такие миры всего в несколько раз крупнее Земли (радиус K2-18b составляет 2,7 земного, масса — 8,5 земной) и окружены толстой оболочкой из летучих веществ: атмосферой, в которой доминирует водород, и, возможно, жидким океаном. Считается, что давление плотной атмосферы слишком велико, чтобы под ней могла существовать хоть какая-то жизнь. Однако в 2020 году Мадхусудхан с соавторами показали, что при определенных обстоятельствах это действительно может произойти.
В новой работе авторы детализировали характеристики обитаемых мини-Нептунов. Согласно их исследованию, масса этих планет должна варьироваться от 2,6 до 10 масс Земли, чтобы давление на поверхности океана оставалось подходящим для существования жизни. При этом расстояние до звезды может быть весьма значительным: парниковый эффект, обусловленный водородной атмосферой, будет поддерживать комфортную температуру даже на большом удалении. Такие планеты ученые классифицируют как Hycean – «водородокеаны». Они также рассматривают «темные водородокеаны», расположенные вблизи своей звезды и всегда обращенные к ней одной стороной, что делает возможной жизнь только на «ночной» стороне, защищенной от интенсивного излучения и радиации.
По мнению Мадхусудхана и его соавторов, при наличии подходящих обстоятельств жизнь может существовать в огромных океанах, достигающих глубин, превосходящие любые известные на Земле. Однако в таких сложных условиях, характеризующихся недостатком питательных веществ и сильным ультрафиолетовым излучением на поверхности, организмы, скорее всего, не смогут развиться дальше сравнительно простых форм. Исследователи выявили одиннадцать экзопланет-кандидатов, потенциально содержащих «водородокеаны», и K2-18b представляется наиболее многообещающим из них.
Астрономы выявляют биомаркеры – признаки возможной жизни – на экзопланетах с «водородокеанами». Обнаружение этих веществ в атмосфере с большой долей уверенности может свидетельствовать о наличии биологической активности. На Земле к ним относятся, например, озон и метан. В атмосфере планет, не содержащих свободного кислорода, биомаркерной роль могут играть молекулы диметилсульфида и метилхлорида.
По мнению исследователей, плотная газовая среда, окружающая «водородокеанов», упростит их обнаружение, поскольку у планет, подобных Земле, она значительно тоньше и ее сложнее увидеть. Есть основания полагать, что такую задачу сможет выполнить космический телескоп Джеймса Уэбба, находящийся в стадии подготовки к запуску. Наблюдения за K2-18b с его помощью уже намечены.