Nowa klasa egzoplanet nadających się do zamieszkania stanowi duży krok naprzód w poszukiwaniu życia

Nowa klasa egzoplanet nadających się do zamieszkania stanowi duży krok naprzód w poszukiwaniu życia

Astronomowie zidentyfikowali nową klasę egzoplanet, bardzo odmienną od naszej, ale która może podtrzymywać życie, co może znacznie przyspieszyć poszukiwania życia poza Układem Słonecznym. Poszukując życia gdzie indziej, astronomowie szukali głównie planet o podobnej wielkości, masie, temperaturze i składzie atmosferycznym co Ziemia. Jednak astronomowie z University of Cambridge uważają, że istnieje więcej obiecujących możliwości. Naukowcy zidentyfikowali nową klasę planet nadających się do zamieszkania, nazwanych planetami “Hycean” – gorącymi, pokrytymi oceanami planetami z atmosferą bogatą w wodór – które są liczniejsze i obserwowalne niż planety podobne do Ziemi. Naukowcy twierdzą, że wyniki, ogłoszone w The Astrophysical Journal, mogą oznaczać, że znalezienie biosygnatur życia poza naszym Układem Słonecznym w ciągu najbliższych dwóch lub trzech lat jest realną możliwością. „Planety Hycean otwierają zupełnie nową drogę w naszych poszukiwaniach życia gdzie indziej” – powiedział dr Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii w Cambridge, który kierował badaniami. Wiele z głównych kandydatów na Hycean zidentyfikowanych przez naukowców jest większych i gorętszych niż Ziemia, ale nadal posiada cechy, które umożliwiają istnienie dużych oceanów, które mogą wspierać życie mikrobiologiczne podobne do tego, jakie można znaleźć w niektórych najbardziej ekstremalnych środowiskach wodnych Ziemi. Planety te pozwalają również na stworzenie znacznie szerszej strefy nadającej się do zamieszkania lub „strefy Złotowłosej” w porównaniu z planetami podobnymi do Ziemi. Oznacza to, że nadal mogą podtrzymywać życie, nawet jeśli leżą poza zasięgiem, w którym musiałaby znajdować się planeta podobna do Ziemi, aby nadawała się do zamieszkania. Od czasu odkrycia pierwszej egzoplanety prawie 30 lat temu odkryto tysiące planet poza Układem Słonecznym. Ogromna większość to planety wielkości Ziemi i Neptuna, często określane mianem „super-Ziemi” lub „mini-Neptunów”: mogą to być głównie skaliste lub lodowe olbrzymy z atmosferą bogatą w wodór lub coś pomiędzy. Większość mini-Neptunów jest ponad 1,6 razy większa od Ziemi: mniejsza niż Neptun, ale zbyt duża, 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 podtrzymywać życie. Jednak ostatnie badania nad mini-Neptunem K2-18b przeprowadzone przez zespół Madhusudhana wykazały, że w pewnych warunkach planety te mogą podtrzymywać życie. Wynik doprowadził do szczegółowego zbadania pełnego zakresu właściwości planet i gwiazd, dla których te warunki są możliwe, które znane egzoplanety mogą je spełniać i czy można zaobserwować ich biosygnatury. Dochodzenie doprowadziło naukowców do zidentyfikowania nowej klasy planet, planet Hycean, z masywnymi oceanami obejmującymi całą planetę pod atmosferami bogatymi w wodór. Planety Hycean mogą być do 2,6 razy większe niż Ziemia i mieć temperaturę atmosfery do prawie 200 stopni Celsjusza, ale ich warunki oceaniczne mogą być podobne do tych, które sprzyjają życiu drobnoustrojów w oceanach Ziemi. Takie planety obejmują również zablokowane pływowo „ciemne” Hycejskie światy, które mogą mieć warunki do zamieszkania tylko po ich stałych nocnych stronach, oraz „zimne” Hycejskie światy, które otrzymują niewielkie promieniowanie od swoich gwiazd. Planety tej wielkości dominują w znanej populacji egzoplanet, chociaż nie zostały zbadane tak szczegółowo, jak superziemie. Światy Hycean 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 atmosfery i wewnętrzną planety, co rządzą warunkami na powierzchni, obecnością oceanów i potencjałem do życia. Astronomowie poszukują również pewnych biosygnatur, które mogłyby wskazywać na możliwość istnienia życia. Najczęściej są to tlen, ozon, metan i podtlenek azotu, które są wszystkie obecne na Ziemi. Istnieje również wiele innych biomarkerów, takich jak chlorek metylu i siarczek dimetylu, które występują na Ziemi mniej, 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” – powiedział Madhusudhan. „Ale uważamy, że planety Hycean dają większą szansę na znalezienie kilku biosygnatur śladowych”.
To ekscytujące, że warunki nadające się do zamieszkania mogą istnieć na planetach tak odmiennych od Ziemi” – powiedziała współautorka Anjali Piette, również z Cambridge. Madhusudhan i jego zespół odkryli, że wiele śladowych biomarkerów lądowych, które mają być obecne w atmosferach Hycean, byłoby łatwo wykrywalne za pomocą obserwacje spektroskopowe w niedalekiej przyszłości.Większe rozmiary, wyższe temperatury i bogate w wodór atmosfery planet Hycean sprawiają, że ich sygnatury atmosferyczne są znacznie bardziej wykrywalne niż planet podobnych do Ziemi.Zespół z Cambridge zidentyfikował sporą próbkę potencjalnych światów Hycean, które są głównymi kandydatami do Szczegółowe badania za pomocą teleskopów nowej generacji, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), który ma zostać wystrzelony jeszcze w tym roku.Wszystkie planety krążą wokół czerwonych karłów w odległości od 35 do 150 lat świetlnych: blisko standardów astronomicznych. Obserwacje JWST najbardziej obiecującego kandydata, K2-18b, mogą doprowadzić do wykrycia jednej lub więcej cząsteczek biosygnatury. Wykrywanie sygnatur zmieniłoby nasze rozumienie życia we wszechświecie” – powiedział Madhusudhan. „Musimy być otwarci na to, gdzie spodziewamy się znaleźć życie i jaką formę może przybrać to życie, ponieważ natura wciąż nas zaskakuje w często niewyobrażalny sposób”.

science