Astronomowie z Cambridge zidentyfikowali nową klasę egzoplanet, które teoretycznie mogłyby sprzyjać rozwojowi życia. Światy te pokryte globalnym oceanem z atmosferami bogatymi w wodór zostały nazwane przez badaczy hyceanami. Takie egzoplanety są liczniejsze w przeglądach planet niż te skaliste, podobne do Ziemi, na których naukowcy skupiali dotychczas poszukiwania życia pozaziemskiego.

Poszukując życia w kosmosie, uczeni opierają swoje wysiłki na tym, co znają, a znają jak dotąd tylko jedną planetę, na której rozwinęło się życie – naszą własną, czyli Ziemię. Stąd też poszukiwania życia pozaziemskiego skupiają się na podobnych do naszego światach skalistych, leżących w odpowiedniej odległości od gwiazdy, o podobnej masie, atmosferze i temperaturach panujących na powierzchni.

Nie oznacza to jednak, że życie nie może występować na planetach mniej podobnych do Ziemi. Zespół astronomów University of Cambridge zidentyfikował klasę planet, które mogą okazać się owocne w poszukiwaniach życia. To egzoplanety okryte globalnym oceanem, z atmosferami bogatymi w wodór, które mogą zawierać życie takie, jakie znamy. Wyniki ustaleń badaczy ukazały się na łamach pisma „Astrophysical Journal” (DOI: 10.3847/1538-4357/abfd9c).

Hyceany

Astronomowie zidentyfikowali nową klasę planet, które mogłyby nadawać się do rozwoju życia. Uczeni nazwali je hyceanami bądź światami hyceańskimi od angielskich słów hydrogen (wodór) i ocean. To gorące, pokryte oceanami planety z atmosferą bogatą w wodór, które są liczniejsze i bardziej widoczne niż planety podobne do Ziemi. Entuzjaści już zacierają ręce, bowiem według nich, znalezienie biosygnatur życia poza naszym Układem Słonecznym w ciągu najbliższych dwóch lub trzech lat jest realną możliwością.

– Hyceany otwierają zupełnie nową drogę w naszych poszukiwaniach życia pozaziemskiego – powiedział dr Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii w Cambridge, który kierował badaniami.

Wiele ze zidentyfikowanych przez naukowców światów hyceańskich jest większych i gorętszych niż Ziemia, ale planety te nadal posiadają cechy, które umożliwiają istnienie dużych oceanów mogących wspierać życie mikrobiologiczne podobne do tego, jakie można znaleźć w niektórych najbardziej ekstremalnych środowiskach wodnych Ziemi, w pobliżu kominów hydrotermalnych na dnie oceanu.

– Niektóre warunki w oceanach tych światów mogą być podobne do warunków życia w ziemskich oceanach, tj. podobne temperatury i ciśnienia, obecność wody w stanie ciekłym i energia z gwiazdy. Istnieje wiele otwartych pytań, ale na tym etapie jest to tylko pierwsze przypuszczenie. Zakłada się, że jeśli drobnoustrojowe życie wodne może powstać w takich oceanach w taki sam sposób, jak na Ziemi, to niektóre biosygnatury mogą być również powszechne – zaznaczył Madhusudhan.

Naukowcy zauważyli też, że takie wodne światy mogłyby wspierać warunki odpowiednie do rozwoju życia w znacznie szerszej strefie od gwiazdy macierzystej, w porównaniu ze skalistymi planetami podobnymi do Ziemi. To tzw. ekosfera, która czasem nazywana jest strefą zamieszkiwalną (habitable zone). To strefa wokół gwiazdy, gdzie panują warunki odpowiednie do utrzymania na powierzchni planety wody w stanie ciekłym, co mogłoby umożliwić powstanie i rozwój organizmów żywych. Ustalenia te sugerują, że hyceany mogłyby podtrzymywać życie, nawet jeśli leżą poza zasięgiem ekosfery gwiazdy, a to oznacza, że takich światów powinniśmy odkrywać więcej.

 

Super-ziemie i mini-neptuny

Od czasu odkrycia pierwszej egzoplanety prawie 30 lat temu, zidentyfikowano i potwierdzono blisko 4500 egzoplanet w Drodze Mlecznej. Dane z teleskopów kosmicznych sugerują, że najpowszechniejszym typem egzoplanet w obserwowanym Wszechświecie są te, których akurat nie ma w Układzie Słonecznym. To planety większe od Ziemi, ale mniejsze od Jowisza. Określa się je mianem super-ziemi lub mini-neptunów i mają promień około 1,6 do 4 razy większym od Ziemi.

Większość mini-neptunów jest ponad 1,6 razy większa od Ziemi. Są one mniejsze niż Neptun, ale zbyt duże, by mieć skaliste wnętrze, takie jak Ziemia. Wcześniejsze badania takich planet wykazały, że ciśnienie i temperatura pod ich bogatymi w wodór atmosferami byłyby zbyt wysokie, aby podtrzymać życie.

Jednak ostatnie badania nad mini-neptunem K2-18b, przeprowadzone przez zespół Madhusudhana wykazały, że w pewnych warunkach planety te mogą zapewniać odpowiednie warunki do rozwoju życia. Badania te doprowadziły do szczegółowej analizy pełnego zakresu właściwości planet i gwiazd, dla których takie odpowiednie warunki są możliwe. Uczeni sprawdzili też, które znane już egzoplanety mogą je spełniać i czy można zaobserwować na nich biosygnatury.

 

Pozaziemskie życie znajdziemy w oceanach?

To właśnie te analizy doprowadziły naukowców do zidentyfikowania nowej klasy planet, Hyceanów, z masywnymi oceanami obejmującymi całą planetę pod atmosferami bogatymi w wodór. Planety hyceańskie mogą być do 2,6 razy większe niż Ziemia i mieć temperaturę atmosfery dochodzącą do prawie 200 stopni Celsjusza, ale ich warunki oceaniczne mogą być podobne do tych, które sprzyjają rozwojowi życiu mikrobiologicznego w ziemskich oceanach.

Planety tej wielkości dominują w znanej populacji egzoplanet, chociaż nie zostały zbadane tak szczegółowo, jak super-ziemie. Światy hyceańskie są prawdopodobnie dość powszechne, co oznacza, że ​​najbardziej obiecujące miejsca do poszukiwania życia w innych częściach galaktyki mogły ukrywać się na widoku.

Jednak sam rozmiar nie wystarczy, aby potwierdzić, czy planeta jest hyceanem: do potwierdzenia wymagane są inne aspekty, takie jak masa, temperatura i właściwości atmosferyczne.

Próbując określić, jak wyglądają warunki na planecie oddalonej o wiele lat świetlnych, astronomowie muszą najpierw ustalić, czy planeta znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy, a następnie szukać sygnatur molekularnych, aby wywnioskować strukturę atmosferyczną i wewnętrzną planety, obecność oceanów i potencjał do życia.

Poszukiwanie biosygnatur

Astronomowie poszukują również pewnych biosygnatur, które mogłyby wskazywać na możliwość istnienia życia. Najczęściej są to tlen, ozon, metan i podtlenek azotu, które są obecne na Ziemi. Istnieje również wiele innych biomarkerów, takich jak chlorek metylu i siarczek dimetylu, które w mniejszym stopniu występują na Ziemi, ale mogą być obiecującymi wskaźnikami życia na planetach z atmosferą bogatą w wodór, gdzie tlen lub ozon może nie być tak obfity.

– Zasadniczo, kiedy szukaliśmy tych różnych sygnatur molekularnych, skupialiśmy się na planetach podobnych do Ziemi, co jest rozsądnym miejscem do rozpoczęcia. Ale obecnie uważamy, że hyceany oferują większą szansę na znalezienie kilku biosygnatur – powiedział Madhusudhan. – To ekscytujące, że warunki nadające się do zamieszkania mogą istnieć na planetach tak odmiennych od Ziemi – dodała Anjali Piette, współautorka publikacji również z Cambridge.

Madhusudhan i jego zespół ustalili, że w niedalekiej przyszłości wiele biosygnatur, które mogą być obecne w atmosferach hyceanów, będzie łatwo wykrywalne za pomocą obserwacji spektroskopowych. Większe rozmiary, wyższe temperatury i bogate w wodór atmosfery tego typu planet sprawiają, że ich sygnatury atmosferyczne są znacznie łatwiej wykrywalne niż u planet podobnych do Ziemi.

Zespół z Cambridge zidentyfikował też sporą próbkę takich wodnych światów, które są głównymi kandydatami do szczegółowych badań za pomocą teleskopów nowej generacji, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który ma zostać wyniesiony w przestrzeń kosmiczną jeszcze w tym roku. Wszystkie te planety krążą wokół czerwonych karłów znajdujących się w odległości od 35 do 150 lat świetlnych od nas. To całkiem blisko według standardów astronomicznych.

– Wykrycie biosygnatur zmieniłoby nasze rozumienie życia we Wszechświecie. Musimy być otwarci na to, gdzie spodziewamy się znaleźć życie i jaką formę może ono przybrać, ponieważ natura wciąż nas zaskakuje w często niewyobrażalny sposób – powiedział Madhusudhan.

 

 

Źródło: University of Cambridge

 

5 1 vote
Article Rating