Екзопланети типу «Гікеан» можуть не підтримувати життя

У 2021 році астрономи запропонували новий клас екзопланет, які містять збагачену воднем атмосферу та підтримують величезні океани рідкої води, що робить ці гіпотетичні світи потенційними кандидатами в пошуках інопланетного життя. Однак нове дослідження показує, що ці планети типу «Хікеан» постраждали б від катастрофічного парникового ефекту, що обмежує їхній потенціал для проживання.

Гікейські світи отримали свою назву від поєднання «водень» і «океан», тому що ці світи, які були б більші за Землю, але менші за будь-яку з гігантських планет нашої Сонячної системи, вкриті товстими щільними шарами водню. атмосферу і може підтримувати величезні океани рідкої води.

Хоча існування гікейських світів не було підтверджено, масштабне дослідження екзопланет, проведене місією NASA Kepler, виявило кілька світів-кандидатів, які, виходячи з оцінок їх розміру та щільності, можуть бути гікейськими планетами.

Астрономи дуже цікавляться гікейськими світами. Там, де є рідка вода, є потенційний дім для життя, яким ми його знаємо. І завдяки їхній густій ​​атмосфері ці планети потенційно можуть існувати в набагато ширшому діапазоні орбіт навколо своїх батьківських зірок без шкоди для своєї придатності для проживання, тож є ймовірність того, що життя є більш поширеним у Гікейських світах, ніж у нашому.

Але поточні дослідження придатності для життя Гікейських світів не дуже детальні, і вони спираються на відносно спрощені моделі динаміки атмосфери, щоб зрозуміти, як ці планети можуть працювати. Щоб виправити це, команда дослідників розробила більш складний підхід для вивчення того, як точніша обробка Гікейських атмосфер і океанів змінить наше розуміння їхньої поведінки навколо різних типів зірок. 

«Надкритичні» океани

Дослідники виявили, що наявність густої атмосфери, в якій переважає водень, радикально змінює поведінку цих планет порівняно зі світом, подібним до Землі. Наша планета також має густу атмосферу, але ця атмосфера складається з більш важких елементів, таких як азот і кисень. Здатність цих елементів блокувати або пропускати певні довжини хвилі світла впливає на те, наскільки теплою є поверхня для певної кількості сонячного випромінювання, що надходить.

Але водень діє інакше: він блокує та пропускає різні довжини хвилі світла, що, своєю чергою, змінює реакцію поверхні на сонячне світло. Наприклад, дослідники виявили, що якщо планету з атмосферним тиском у 10-20 разів перевищує земний (що є типовим для гікейських світів) помістити на ту саму орбіту, що й Земля, її океани стануть «надкритичними». Це означає, що температура планети підніметься вище точки кипіння, що призведе до випаровування океанів і повного зникнення. 

Дослідники також виявили, що суміш водяної пари та водню в атмосферах Гікейських планет змінює їх придатність для життя. Гікейські світи не можуть отримувати майже стільки сонячного світла, скільки ми вважали раніше, до того, як їхні океани стануть занадто гарячими, щоб підтримувати їх у вигляді рідини. 

У попередніх моделях внутрішня межа житлової зони, регіону, де температура поверхні планети є достатньою для підтримки рідкої води, розташовувалася прямо навколо однієї астрономічної одиниці (А.О.), відстані, на якій Земля обертається навколо Сонця. Але нові розрахунки збільшують внутрішній край до 1,6 астрономічних одиниць для світів із подібним тиском повітря, як на Землі. Для Гікейських світів з атмосферним тиском у 10 разів внутрішня межа населеної зони тепер вважається 3,85 а.о.