Nová třída obyvatelných exoplanet představuje velký krok vpřed při hledání života

Astronomové identifikovali novou třídu exoplanet zcela odlišnou od naší skupiny, ale která by mohla podporovat život, což by mohlo výrazně urychlit hledání života mimo naši sluneční soustavu.

Při hledání života jinde astronomové většinou hledali planety stejné velikosti, hmotnosti, teploty a složení zemské atmosféry. Astronomové z University of Cambridge však věří, že existují slibnější možnosti.

Vědci identifikovali novou třídu obyvatelných planet, přezdívaných „hyceanské“ planety – horké planety pokryté oceány a atmosférou bohatou na vodík – které jsou početnější a pozorovatelnější než planety podobné Zemi.

Vědci tvrdí, že výsledky jsou uvedeny v Astrofyzikální časopis, by mohlo znamenat, že nalezení životně důležitých otisků prstů života mimo naši sluneční soustavu během příštích dvou nebo tří let je skutečnou možností.

„Hyceanské planety otevírají zcela novou cestu v našem hledání života jinde,“ řekl doktor Niko Madhusudan z Cambridgského institutu astronomie, který výzkum vedl.

Mnoho z hlavních kandidátů Hyceanů identifikovaných výzkumnými pracovníky je větší a teplejší než Země, ale stále mají velké oceánské hostitelské vlastnosti, které by mohly podporovat velké oceány. mikrobiální život Podobně jako v některých nejextrémnějších vodních prostředích na Zemi.

Tyto planety také umožňují mnohem širší obyvatelnou zónu neboli „Zlatovlásku“ ve srovnání s planetami podobnými Zemi. To znamená, že mohou stále podporovat život, přestože jsou mimo rozsah, ve kterém musí existovat planeta podobná Zemi, aby byla obyvatelná.

Od objevení první exoplanety před téměř 30 lety byly objeveny tisíce extrasolárních planet. Drtivá většina planet je mezi velikostí Země a Neptunu a jsou často označována jako ‚super-Země‘ nebo ‚mini-Neptuny‘: většinou to mohou být skalnaté planety nebo ledoví obři s atmosférou bohatou na vodík, nebo něco mezi tím.

Většina malých Neptunů je více než 1,6krát větší než Země: menší než Neptun, ale příliš velká na to, aby měla skalnatý interiér jako Země. Předchozí studie takových planet zjistily, že tlak a teplota v jejich atmosféře bohaté na vodík by byly příliš vysoké na to, aby podporovaly život.

Nedávná studie Madhusudanova týmu na miniaturním Neptunu K2-18b však zjistila, že za určitých podmínek mohou tyto planety podporovat život. Výsledek vedl k podrobnému zkoumání celého spektra charakteristik planet a hvězd, u nichž jsou tyto podmínky možné, jaké exoplanety by mohly těmto podmínkám vyhovět a zda jsou jejich vitální podpisy pozorovatelné.

Vyšetřování vedlo vědce k identifikaci nové třídy planet, Hyceanských planet, s masivními planetami v oceánech pod atmosférou bohatou na vodík. Hyceanské planety mohou být až 2,6krát větší než Země a mají atmosférickou teplotu asi 200 ° C, ale oceánské podmínky mohou být podobné těm, které vedou k mikrobiálnímu životu v pozemských oceánech. Tyto planety také zahrnují postupně uzavřené hyceanské světy, které mohou mít obyvatelné podmínky pouze na svých věčných nočních stranách, a „studené“ hyceanské světy, které ze svých hvězd přijímají malé záření.

Planety této velikosti dominují skupině známých exoplanet, i když nebyly studovány ani zdaleka tak podrobně jako superzemě. Je možné, že hyceanské světy jsou velmi běžné, což znamená, že nejslibnější místa pro hledání života jinde v galaxii se mohla skrývat před očima.

Samotná velikost však nepostačuje k potvrzení, zda je planeta hyceanského typu: k potvrzení jsou zapotřebí další aspekty, jako je hmotnost, teplota a atmosférické vlastnosti.

Když se astronomové pokoušejí určit podmínky na planetě vzdálené několik světelných let, musí nejprve zjistit, zda se planeta nachází Obytná oblast Ze své hvězdy pak hledejte molekulární podpisy pro odvození atmosférické a vnitřní struktury planety, která řídí povrchové podmínky, přítomnost oceánů a možnost života.

Astronomové také hledají nějaké biometrické otisky prstů, které by mohly naznačovat možnost života. Nejčastěji se jedná o kyslík, ozon, metan a oxid dusný, které jsou všechny přítomny na Zemi. Existuje také řada dalších biomarkerů, jako je methylchlorid a dimethylsulfid, které jsou na Zemi méně hojné, ale mohly by být slibnými ukazateli života na planetách s atmosférou bohatou na vodík, kde nemusí být dostatek kyslíku ani ozónu.

„V podstatě, když jsme hledali tyto různé molekulární podpisy, soustředili jsme se na planety podobné Zemi, což je rozumné místo, kde začít,“ řekl Madhusudan. „Ale myslíme si, že hyceanské planety představují větší šanci na nalezení mnohem více biometrických otisků prstů.“

„Je vzrušující, že na planetách tak odlišných od Země existují obyvatelné podmínky,“ říká spoluautor Anjali Payet, rovněž z Cambridge.

Madhusudhan a jeho tým zjistili, že řada pozemských biomarkerů, u nichž se předpokládá přítomnost v hyceanské atmosféře, bude v blízké budoucnosti snadno detekovatelná pomocí spektroskopických pozorování. Díky velkým rozměrům, vysokým teplotám a atmosféře bohaté na vodík na planetách Hycean jsou jejich atmosférické podpisy detekovatelnější než na planetách podobných Zemi.

Cambridgeský tým identifikoval velký vzorek potenciálních hyceanských světů, které jsou hlavními kandidáty na podrobné studium pomocí teleskopů nové generace, jako je například James Webb Space Telescope (JWST), který by měl být vypuštěn později v tomto roce. tyto planety Všechny oběžné červené trpasličí hvězdy vzdálené 35 až 150 světelných let: blízké astronomickým standardům. Plánovaná pozorování JWST slibného kandidáta K2-18b by mohla vést k objevu jedné nebo více molekul biosignatury.

„Objev biometrického otisku prstu změní naše chápání života ve vesmíru,“ řekl Madhusudan. „Musíme být otevření ohledně toho, kde očekáváme, že najdeme život a jakou formu může mít život, protože příroda nás stále překvapuje často nepředstavitelnými způsoby.“