Гикеаны – это предполагаемые планеты, как правило, субнептуны, содержащие большое количество воды и водорода. На них потенциально могут существовать условия, подходящие для возникновения жизни. Однако вопрос о существовании таких миров остается открытым. Выяснилось, что в общепринятой модели их формирования не был учтен критически важный процесс – химическая реакция между внутренним строением планеты и ее «летучей» оболочкой, которая приводит к потере воды.
Наблюдения за экзопланетой K2-18b, сделанные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», существенно повысили интерес к водным субнептунам. На этом субнептуне, расположенном в 124 световых годах от Земли, ученые обнаружили значительное количество диметилсульфида. Диметилсульфид может образовываться в рамках геохимических процессов, однако в таких объемах его появление кажется маловероятным. Значительно больше этого вещества производят морской фитопланктон и некоторые виды бактерий.
Несмотря на это, научное сообщество до сих пор выражает сомнения относительно обнаружения значительного количества биомаркеров, связанных с жизнедеятельностью бактерий, на экзопланете K2-18b. В 2024 году ученые выяснили, что аналогичные результаты могли быть получены при наличии метана, а не диметилсульфида. В августе 2025 года другая группа исследователей предположила, что это были сигналы этилена. В апреле 2025 года телескоп «Джеймс Уэбб» вновь добавил неопределенности, когда «увидел» эти продукты жизнедеятельности бактерий на K2-18b.
В дискуссиях, касающихся K2-18b, часто не подвергают сомнению идею о том, что этот субнептун имеет океаническое покрытие. Предполагается, что подобные планеты возникают на значительном удалении от звезды, за так называемой снеговой линией – границей в протопланетном диске, где температура достаточно низка для затвердевания летучих веществ в лед. Если впоследствии такая планета перемещается ближе к звезде, скопившийся лед тает, формируя океан и плотную атмосферу. Эти миры иногда обозначают термином «гикеан» (hycean), образованным из слов «водород» (hydrogen) и «океан» (ocean). По мнению ученых, вода может составлять до 50% их общей массы.
Авторы недавнего научного исследования подчеркивают, что при рассмотрении сценария образования субнептунов-океанов был упущен из виду значимый аспект – химическое взаимодействие между внутренним строением планеты и ее «летучей» оболочкой после ее формирования. Исследователи провели расчеты химического «выравнивания» для 26 компонентов, используя моделирование 248 молодых субнептунов и суперземель.
Ученые считают, что на начальном этапе своего развития планеты проходят стадию, характеризующуюся наличием обширного и раскаленного океана магмы. Затем они использовали новую модель для вычисления химических реакций, происходящих при взаимодействии газов в атмосфере с металлами и силикатами в магме.
Даже на субнептунах, где вода может составлять до 30% массы, происходит высыхание на этапе океана магмы. Практически все молекулы воды разрушаются в ходе химических реакций. Водород и кислород присоединяются к соединениям металлов и перемещаются вглубь ядра. В итоге концентрация воды снижается до 1,5% от массы планеты.
«Согласно нашим расчетам, отдаленные планеты с существенным содержанием воды, составляющим примерно 50% от их массы, как предполагалось ранее, вряд ли существуют. Соответственно, вероятность обнаружения гикеанов, содержащих от 10% до 90% воды, также представляется низкой», — объяснила соавтор исследования Кэролин Дорн, профессор по экзопланетам в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (Швейцария).
Сохраняется надежда на планеты, возникшие за пределами зоны снеговой линии. Согласно расчетам, эти планеты содержат меньшее количество летучих веществ, но обладают плотной, насыщенной водой атмосферой. Тем не менее, из-за повышенной температуры вода на этих мирах не конденсируется в виде океанов.
Новое исследование было проведено специалистами из Швейцарской высшей технической школы Цюриха в сотрудничестве с планетологами из Института астрономии общества Макса Планка (Германия) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.