Автор: Пол Скотт Андерсон
Существует ли жизнь за пределами Земли? Это кажется чрезвычайно вероятным, хотя у нас все еще нет веских доказательств. 26 августа 2021 года астрономы заявили, что они выявили новый класс экзопланет, что является большим шагом вперед в поисках жизни. Они назвали их Hycean worlds — от слов «водород» и «океан». Океаны и богатые водородом атмосферы могут покрывать эти миры. И, по словам исследователей, они могут быть пригодны для жизни.
Исследователи из Кембриджского университета возглавили это интригующее исследование. Рецензируемый журнал Astrophysical Journal опубликовал его 26 августа.
Планеты-гиганты: Как Земля, но другая
По мнению исследователей, гиперокеанические миры могут значительно ускорить поиск жизни в других местах. В некоторых отношениях они напоминают Землю, в значительной степени или даже полностью покрыты океанами. Однако они также уникальны: их диаметр в 2,6 раза больше диаметра Земли, температура на поверхности составляет до 200 градусов С (около 400 градусов F), присутствует толстая водородная атмосфера. Это ставит их где-то между Землей и гигантскими планетами, такими как Нептун или Уран.
Действительно, уже известно о существовании многих подобных миров в этом диапазоне размеров — суперземель и мини-нептунов. Ученые утверждают, что планеты такого размера являются самыми распространенными в нашей галактике.
Гиганты также могут быть разных видов, включая «темные» и «холодные». Как отмечается в статье:
«Наши исследования включают запертые в приливной зоне миры «темных океанов», которые допускают пригодные для жизни условия только на своих постоянных ночных сторонах, и миры «холодных океанов», которые ловят незначительное облучение [получают мало радиации от своих звезд].
Суперземли, мини-нептуны и океаны
Суперземли – каменистые планеты, похожие на Землю. Даже сейчас мало что известно об их атмосферах, хотя некоторые были обнаружены в пригодных для жизни зонах своих звезд, где температура может допускать наличие жидкой воды. Мини-Нептуны, однако, долгое время считались негостеприимными для жизни, как мы ее знаем. Большинство мини-нептунов не имеют твердой поверхности, а температура и давление в их атмосферах затрудняют развитие жизни.
Однако новое исследование предполагает, что некоторые из этих миров все-таки способны поддерживать жизнь. Это гиганты. Как заявил ведущий автор исследования Никку Мадхусудхан из Кембриджского университета:
«Планеты-гиганты открывают совершенно новый путь в поисках жизни в других местах».
Пригодны ли планеты-гиганты для жизни?
Как же планеты-океаны могут быть пригодны для жизни? Для начала, конечно, необходимо наличие большого количества жидкой воды. Эти планеты, в отличие от большинства мини-нептунов, могут иметь твердую поверхность, как Земля. Многие из известных кандидатов больше и горячее Земли, но все же на них могут быть большие океаны, говорят исследователи. Условия могут быть похожи на некоторые из наиболее экстремальных водных сред на нашей планете, но теоретически могут поддерживать хотя бы микробную жизнь.
По своей природе эти планеты также означают, что пригодные для жизни зоны вокруг их звезд могут быть намного больше, чем в системах с планетами, подобными Земле. Это еще один плюс для возможности существования жизни. Пригодная для жизни зона — область вокруг звезды, где температура подходит для существования жидкой воды на поверхности каменистой планеты.
Другое предыдущее исследование, проведенное при изучении мини-нептуна K2-18b, подтверждает возможность существования пригодных для жизни миров. На основании этого исследования ученые выделили новый класс экзопланет – гипеаны (от слов «гипер» и «океаны» — прим. перев.). Хотя некоторые ученые называют K2-18b суперземлей, большинство классифицирует ее как мини-нептун.
Поиск биосигнатур
Как же астрономы будут искать доказательства существования жизни на любом из этих миров? Они будут искать биосигнатуры — химические отпечатки биологических процессов в атмосферах планет. Некоторые из них — кислород, озон, метан и закись азота, а также метилхлорид и диметилсульфид. Последние два вещества не распространены на Земле, но могут присутствовать на планетах, богатых водородом. По словам Мадхусудхана:
«По сути, когда мы искали эти различные молекулярные сигнатуры, то сосредоточились на планетах, похожих на Землю, что является разумным. Но мы считаем, что планеты-гиганты имеют больше шансов иметь несколько следов биосигнатур».
Мадхусудхан и его команда говорят, что многие из этих биосигнатур должны быть легко обнаружимы на планетах-гипеанах. Более того, природа самих планет — большие размеры, высокие температуры и богатые водородом атмосферы — означает, что биосигнатуры будут даже более легко обнаружимы, чем на планетах, подобных Земле. Из статьи:
Мы обнаружили, что ряд следовых земных биомаркеров, которые, как можно ожидать, будут присутствовать в атмосферах гипеанов, можно легко обнаружить с помощью скромного времени наблюдения космического телескопа Джеймса Вебба (JWST). Мы определили значительную выборку близлежащих потенциальных планет-гигантов, которые могут стать идеальными целями для таких наблюдений в поисках экзопланетных биосигнатур.
Предстоящие наблюдения
Всё это звучит волнующе, но, возможно, пройдет не так много времени, прежде чем мы получим хорошие спектроскопические наблюдения некоторых планет-гигантов. У астрономов уже есть хорошая выборка планет-кандидатов для изучения, а космические телескопы, такие как космический телескоп имени Джеймса Уэбба (Уэбб), смогут проанализировать атмосферы. Все кандидаты находятся довольно близко, на расстоянии от 35 до 150 световых лет, и вращаются вокруг красных карликовых звезд.
K2-18b в настоящее время является основным кандидатом для изучения, и уже запланированы наблюдения с помощью «Уэбба», который будет запущен где-то после 31 октября.
Если какой-либо из этих гигантов действительно содержит жизнь, то предстоящие исследования с помощью «Вебба» и других телескопов имеют все шансы обнаружить ее признаки. Как отметил Мадхусудхан:
«Обнаружение биосигнатур изменит наше представление о жизни во Вселенной. 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».
В июле прошлого года астрономы также объявили, что еще один мини-нептун, TOI-1231 b, имеет атмосферу, идеальную для дальнейшего изучения космическим телескопом «Уэбб» и «Хаббл». Будет интересно посмотреть, что покажут будущие наблюдения за подобными мирами и, в частности, за Гицеями.
Оригинал: Earthsky