Hvis Hycean-verdener virkelig eksisterer, hvordan er deres oceaner så?

Astronomer har været på jagt efter en ny slags exoplanet i de senere år - en specielt velegnet til beboelighed. De kaldes Hycean-verdener, og de er kendetegnet ved store flydende vandhave og tykke brintrige atmosfærer. Navnet blev opfundet i 2021 af Cambridge-astronomen Nikku Madhusudhan, hvis team fik et nærbillede af en mulig Hycean-verden, K2-18b, ved hjælp af James Webb Space Telescope i 2023.

I et papir, der for nylig blev godkendt til offentliggørelse i januar af Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , Madhusudhan og medforfatter Frances Rigby undersøgte, hvordan den indre struktur af Hycean-planeter kunne se ud, og hvad det betyder for muligheden for at finde liv indeni. Papiret kan tilgås på arXiv preprint server.

Hycean-verdener er ulig noget, vi har set i vores eget solsystem, og udvider selve definitionen af ​​en beboelig planet. De har tendens til at være meget større end jordlignende planeter, hvilket giver dem navnet "mini-neptuner". Deres størrelse gør dem lettere at opdage end mindre klippeverdener, og deres tykke atmosfærer giver dem en bredere beboelig zone.

De samme egenskaber gør dem også til ideelle kandidater til spektroskopisk analyse, hvor måling af atmosfærens kemiske sammensætning kan afsløre biosignaturer.

For at pirre de potentielle karakteristika af en beboelig Hycean-verden, brugte Rigby og Madhusudhan et modelleringsværktøj kaldet HyRIS til at kortlægge mulige planetariske strukturer. De begrænsede deres modeller til kun at tillade beboelige temperaturer og tryk på havets overflade, hvor vandet møder luften.

Selv med disse strenge betingelser på plads, viste resultaterne en lang række mulige interne strukturer. Havets dybder i en beboelig Hycean-verden kan variere fra 10'er af kilometer dyb til 1.000'er af kilometer (til sammenligning er Jordens hav i gennemsnit omkring 3,7 km dyb).

En faktor, der potentielt begrænser beboeligheden af ​​disse verdener, er, at de sandsynligvis har et tykt lag is mellem havbunden og planetens stenede kerne. På Jorden producerer forvitringen af ​​den stenede havbund næringsstoffer, der er essentielle for livet - is kan hæmme denne proces. Ikke desto mindre er der stadig mulighed for, at disse næringsstoffer kan transporteres gennem isen via konvektion eller leveres til planeten på andre måder, f.eks. via komet- og asteroidepåvirkninger eller atmosfærisk kondensation.

Undersøgelsen kiggede også på flere rigtige Hycean-verdenskandidater, og blandt dem er der tre, der skiller sig ud med gode chancer for beboelse.

Selvom disse tre kandidater kredser om røde dværgstjerner - kendt for deres voldsomme, fjendtlige soludbrud - er disse planeters stjerner forholdsvis rolige. De er TOI-270 d, TOI 1468 c og TOI-732 c (TOI refererer til planeter observeret af TESS-rumteleskopet).

Hver af disse tre planeter er planlagt til observation af James Webb i deres andet år med observation, hvilket betyder, at vi er ved at få et mere detaljeret kig på nogle spændende nye exoplaneter. Sidste års observation af K2-18b var kun begyndelsen på Hycean-verdenforskningen, og dette nye papir vil hjælpe astronomer med at begrænse de mulige interne strukturer i disse verdener og hjælpe med at bestemme udsigten til at finde liv på dem.

Flere oplysninger: Frances E. Rigby et al., On the Ocean Conditions of Hycean Worlds, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.12330

Leveret af Universe Today