Гисейская планета

Покрытая водой планета с богатой водородом атмосферой

Художественное изображение гицеанской планеты.

Hycean Planet ( / ˈ h aɪ ʃ ən / HY -shən ) [ ^1] — это гипотетический тип экзопланеты , которая имеет жидкий водный океан под богатой водородом атмосферой . Термин hycean представляет собой смесь слов «водород» и «океан» .

Определение

Hycean Planet — это гипотетический тип планеты с жидкими водными океанами под водородной атмосферой. ^[2] Присутствие внеземной жидкой воды делает гицеанские планеты перспективными кандидатами на планетарную обитаемость . ^{[3] [4] [5]} Обычно их считают крупнее и массивнее Земли ; Данные по плотности ^{[6] предполагают, что как скалистые} Суперземли , так и Суб-Нептуны (такие как K2-18b и TOI-1231 b) ^{[1] [5]} могут соответствовать этому типу, и поэтому ожидается, что они будут обычными экзопланетами . ^[4] По состоянию на 2023 год подтвержденных гицеанских планет нет, но миссия «Кеплер» обнаружила множество кандидатов. ^[3]

История

Термин «гийская планета» был придуман в 2021 году группой исследователей экзопланет из Кембриджского университета как сочетание слов «водород» и «океан», используемый для описания планет, которые, как считается, имеют большие океаны и богатую водородом атмосферу. . Считается, что хайцевые планеты часто встречаются вокруг звезд красных карликов и считаются многообещающим местом для поиска жизни за пределами Земли. Этот термин был впервые использован в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal 31 августа 2021 года. ^[7]

Жизнь на гицеанских планетах, вероятно, была бы полностью водной. ^[8] Их богатый водой состав подразумевает, что они могут иметь большие размеры, чем сопоставимые негийные планеты, что облегчает обнаружение биосигнатур . ^[9] Миры Гиса можно исследовать на предмет биосигнатур с помощью наземных и космических телескопов , таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). ^{[4] [10]} В 2023 году JWST исследовал K2-18b и обнаружил доказательства как гицеанской атмосферы, так и присутствия диметилсульфида ─ потенциальной биосигнатуры.

Характеристики

Гисейские планеты могут быть значительно больше, чем предыдущие оценки обитаемых планет, с радиусами, достигающими 2,6  R 🜨 (2,3  R _🜨 ) и массой 10  M E (5  M _E ). ^[9] Более того, обитаемая зона таких планет может быть значительно больше, чем у планет земного типа. Температура планетарного равновесия может достигать 430 К (157 ° C; 314 ° F) для планет, вращающихся вокруг поздних M-карликов . ^[11] Однако масса и радиус сами по себе не определяют состав планеты, поскольку тела с одинаковой массой и радиусом могут иметь разные составы: Таким образом, данная планета может быть либо гицеанской планетой, либо суперземлей. ^[12]

Такие планеты могут иметь множество различных составов атмосферы и внутренней структуры. ^[9] Также возможны приливно-замкнутые «темные гицеанские» планеты (обитаемые только на стороне постоянной ночи) ^[13] или «холодные гицеанские» планеты (с незначительным облучением, сохраняющие тепло за счет парникового эффекта ). ^[11] Темные миры гикеев могут образовываться, когда атмосфера не эффективно переносит тепло с постоянной дневной стороны на постоянную ночную сторону, ^[14] таким образом, на ночной стороне умеренные температуры, а на дневной стороне слишком жарко для жизни. ^[15] Холодные гицеанские планеты могут существовать даже при отсутствии звезд, например, планеты-изгои . ^[15]

Хотя наличие воды может помочь им стать обитаемыми планетами , их обитаемость может быть ограничена возможным безудержным парниковым эффектом . Водород реагирует на длины волн звездного света иначе, чем более тяжелые газы, такие как азот и кислород. Если бы планета вращалась вокруг звезды, похожей на Солнце, со скоростью в одну астрономическую единицу (а.е.), температура была бы настолько высокой, что океаны закипели бы, а вода превратилась бы в пар. Текущие расчеты определяют обитаемую зону, где вода останется жидкой при 1,6 а.е., если атмосферное давление аналогично земному, или при 3,85 а.е., если это более вероятное давление в десять-двадцать раз. Все нынешние кандидаты на планеты-гикеи расположены в районе, где кипели океаны, и поэтому вряд ли там будут настоящие океаны с жидкой водой. ^[3] Еще одним ограничивающим фактором является то, что рентгеновское и УФ-излучение звезды (особенно активных звезд ) может разрушить молекулы воды. ^[13]

Функции

• Считается, что они покрыты океанами. ^[8]
• У них богатая водородом атмосфера. Считается, что атмосфера на гицеанских планетах состоит из водорода , гелия и водяного пара . ^[2]
• Считается, что вокруг красных карликов часто встречаются темные гицеевые планеты. ^[15] Красные карлики — самый распространенный тип звезд в галактике Млечный Путь . ^[16]
• Их считают перспективным местом для поиска жизни за пределами Земли. На хайских планетах есть все необходимое для жизни, включая жидкую воду, энергию и органические молекулы . ^[8]
• В их атмосферах может быть меньше метана и аммиака, чем у сопоставимых негийных планет, подобных Нептуну , если у них есть водные океаны. ^[6]
• Их экосистемы могут иметь гораздо более высокий уровень доступности свободной энергии , чем Земля. ^[17]

Гисейские планеты могут быть способны поддерживать внеземную жизнь, несмотря на то, что их свойства радикально отличаются от земных. Астрономы планируют использовать телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, для поиска гицеанских планет и узнать больше об их потенциале обитаемости. ^[18]

Кандидаты

К2-18б

Одной из таких планет-кандидатов является K2-18b , которая вращается вокруг слабой звезды с периодом около 33 дней. Эта планета-кандидат может иметь жидкую воду, содержащую значительное количество газообразного водорода в своей атмосфере, и находится достаточно далеко от своей звезды, так что она находится в пределах обитаемой зоны своей звезды . Такие планеты-кандидаты могут быть изучены на предмет биомаркеров . ^{[19] [20]} В 2023 году космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил углекислый газ и метан в атмосфере K2-18b, но не обнаружил большого количества аммиака . Это подтверждает гипотезу о том, что на K2-18b действительно может быть водный океан. Те же наблюдения также предполагают, что атмосфера K2-18b может содержать диметилсульфид , соединение, связанное с жизнью на Земле, хотя это еще не подтверждено. ^[21] Другая возможность состоит в том, что K2-18b представляет собой лавовый мир с водородной атмосферой. ^[22]

Другие кандидаты

• K2-3b , потенциальная темная планета Hycean ^[12] , но может быть слишком горячей. ^[23]
• K2-3c ^[12] , но может быть слишком жарко. ^[23]
• Кеплер-138d ^[24]
• LTT 1445 A b ^[12], но может быть слишком жарко ^[23] и слишком мало воды. ^[25]
• ТОИ-732 c ^[12] , но может быть слишком горячим. ^[23]
• TOI-1266 c ^[12] , но может быть слишком горячим. ^[23]
• ТОИ-175 д ^[12], но может быть слишком горячим. ^[23]
• ТОИ-2136 б ^[26]
• TOI-270 c , потенциальная тёмная планета ^[12], но может быть слишком горячей. ^[23]
• ТОЙ-270 д ^[12] , но может быть слишком горячим. ^[23]
• TOI-776 b, потенциальная планета Dark Hycean ^[12] , но может быть слишком горячей. ^[23]
• ТОЙ-776 c ^[12] , но может быть слишком горячим. ^[23]

Смотрите также

• Горячий Нептун
• Мир океана

Рекомендации

1. Пол Скотт Андерсон (30 августа 2021 г.). «Планеты Гикея могут быть обитаемыми океанскими мирами». Земля и Небо . Проверено 30 августа 2021 г.
2. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.3.
3. Саттер, Пол (2 мая 2023 г.). «Гайсийские экзопланеты, возможно, в конце концов не смогут поддерживать жизнь». Space.com . Проверено 5 мая 2023 г.
4. Мадхусудхан, Никку; Пиетт, Анджали А.А.; Константину, Саввас (21 августа 2021 г.). «Обитаемость и биосигнатуры гиковых миров». Астрофизический журнал . 918 (1): 1. arXiv : 2108.10888 . Бибкод : 2021ApJ...918....1M. дои : 10.3847/1538-4357/abfd9c . ISSN  0004-637X. S2CID  237290118.
5. Дэвис, Никола (30 августа 2021 г.). «Мини-Нептуны за пределами Солнечной системы вскоре могут подать признаки жизни – кембриджские астрономы идентифицируют новый гицеан-класс обитаемых экзопланет, который может ускорить поиск жизни». Хранитель . Проверено 30 августа 2021 г.
6. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.4.
7. Мадхусудхан, Никку; Пиетт, Анджали А.А.; Константину, Саввас (2021). «Обитаемость и биосигнатуры гиковых миров». Астрофизический журнал . 918 (1): 1. arXiv : 2108.10888 . Бибкод : 2021ApJ...918....1M. дои : 10.3847/1538-4357/abfd9c .
8. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.12.
9. Мадхусудхан и др. 2023, стр.1
10. Персонал (27 августа 2021 г.). «Инопланетная жизнь может обитать на больших экзопланетах «Хайса»». Новости BBC . Проверено 31 августа 2021 г.
11. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.9.
12. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.6
13. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.5.
14. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.10.
15. Мадхусудхан, Пиетт и Константину, 2021, стр.11
16. Гарго и др. 2011, Красный карлик
17. Петракконе, Луиджи (27 ноября 2023 г.). «Производство планетарной энтропии как термодинамическое ограничение обитаемости экзопланет». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 527 (3): 5547–5552. дои : 10.1093/mnras/stad3526 .
18. Дорогой, Дэвид. «Гайсейская планета». www.daviddarling.info . Проверено 24 мая 2023 г.
19. "Hycean Planets | StarDate Online" . сайт stardate.org . Проверено 24 мая 2023 г.
20. Пиоле, Кэролайн; Беннеке, Бьёрн; Альменара, Хосе М.; Драгомир, Диана; Натсон, Хизер А.; Торнгрен, Дэниел; Петерсон, Меррин С.; Кроссфилд, Ян Дж. М.; МИСТЕР. Кемптон, Элиза; Кубышкина Дарья; Ховард, Эндрю В.; Ангус, Рут; Исааксон, Ховард; Вайс, Лорен М.; Бейхман, Чарльз А.; Фортни, Джонатан Дж.; Фоссати, Лука; Ламмер, Хельмут; Маккалоу, PR; Морли, Кэролайн В.; Вонг, Ян (февраль 2023 г.). «Доказательства богатого летучими веществами состава планеты с радиусом 1,5 Земли». Природная астрономия . 7 (2): 206–222. arXiv : 2212.08477 . Бибкод : 2023NatAs...7..206P. дои : 10.1038/s41550-022-01835-4. ISSN  2397-3366. S2CID  254764810.
21. Ян, Изабель (8 сентября 2023 г.). «Уэбб обнаруживает метан и углекислый газ в атмосфере K2-18 b». НАСА . Проверено 12 сентября 2023 г.
22. Шорттл, Оливер; Джордан, Шон; Николлс, Харрисон; Лихтенберг, Тим; Бауэр, Дэн Дж. (февраль 2024 г.). «Отличение океанов воды от магмы на Мини-Нептуне K2-18b». Письма астрофизического журнала . 962 (1): Л8. arXiv : 2401.05864 . Бибкод : 2024ApJ...962L...8S. дои : 10.3847/2041-8213/ad206e . ISSN  2041-8205.
23. Пьерумберт, Раймонд Т. (1 февраля 2023 г.). «Сбежавшая оранжерея в водных мирах к югу от Нептуна». Астрофизический журнал . 944 (1): 20. arXiv : 2212.02644 . Бибкод : 2023ApJ...944...20P. doi : 10.3847/1538-4357/acafdf .
24. Пиоле, Кэролайн; Беннеке, Бьёрн; Альменара, Хосе М.; Драгомир, Диана; Натсон, Хизер А.; Торнгрен, Дэниел; Петерсон, Меррин С.; Кроссфилд, Ян Дж. М.; МИСТЕР. Кемптон, Элиза; Кубышкина Дарья; Ховард, Эндрю В.; Ангус, Рут; Исааксон, Ховард; Вайс, Лорен М.; Бейхман, Чарльз А.; Фортни, Джонатан Дж.; Фоссати, Лука; Ламмер, Хельмут; Маккалоу, PR; Морли, Кэролайн В.; Вонг, Ян (15 декабря 2022 г.). «Доказательства богатого летучими веществами состава планеты с радиусом 1,5 Земли». Природная астрономия . 7 (2): 206–222. arXiv : 2212.08477 . Бибкод : 2023NatAs...7..206P. дои : 10.1038/s41550-022-01835-4. S2CID  254764810.
25. Филлипс, Каприс Л; Ван, Цзи; Эдвардс, Билли; Мартинес, Роми Родригес; Аснодкар, Ануша Пай; Гауди, Б. Скотт (2023). «Исследование потенциала Twinkle для раскрытия природы LTT 1445 Ab». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 526 (2): 2251–2264. doi : 10.1093/mnras/stad2822.
26. Каваучи, К.; Мургас, Ф.; Палле, Э.; Нарита, Н.; Фукуи, А.; Хирано, Т.; Парвиайнен, Х.; Исикава, ХТ; Ватанабэ, Н.; Эспараса-Борхес, Э.; Кузухара, М.; Орелл-Мигель, Дж.; Кришнамурти, В.; Мори, М.; Кагетани, Т.; Цзоу, Ю.; Исогай, К.; Ливингстон, Дж. Х.; Хауэлл, SB; Крузе, Н.; Леон, JP де; Кимура, Т.; Кодама, Т.; Корт, Дж.; Курита, С.; Лаза-Рамос, А.; Люке, Р.; Мадригал-Агуадо, А.; Миякава, К.; Морелло, Дж.; Нисиуми, Т.; Родригес, ГЭФ; Санчес-Бенавенте, М.; Стангрет, М.; Тенг, Х.; Терада, Ю.; Гнилка, КЛ; Герреро, Н.; Харакава, Х.; Ходапп, К.; Хори, Ю.; Икома, М.; Джейкобсон, С.; Кониси, М.; Котани, Т.; Кудо, Т.; Курокова, Т.; Кусакабе, Н.; Нисикава, Дж.; Омия, М.; Серидзава, Т.; Тамура, М.; Уэда, А.; Виевард, С. (1 октября 2022 г.). «Подтверждение и исследование атмосферы субнептунового TOI-2136b вокруг близлежащего карлика M3». Астрономия и астрофизика . 666 : А4. arXiv : 2202.10182 . Бибкод : 2022A&A...666A...4K. дои : 10.1051/0004-6361/202243381. ISSN  0004-6361. S2CID  247011479.

Источники

• Гарго, Мюриэль; Амилс, Рикардо; Кинтанилья, Хосе Серничаро; Кливс, Хендерсон Джеймс; Ирвин, Уильям М.; Пинти, Даниэле Л.; Визо, Мишель, ред. (2011). Энциклопедия астробиологии. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. Бибкод : 2011eab..book.....G. дои : 10.1007/978-3-642-11274-4. ISBN 978-3-642-11271-3. S2CID  90186988.
• Мадхусудхан, Никку; Пиетт, Анджали А.А.; Константину, Саввас (1 сентября 2021 г.). «Обитаемость и биосигнатуры гиковых миров». Астрофизический журнал . 918 (1): 1. arXiv : 2108.10888 . Бибкод : 2021ApJ...918....1M. дои : 10.3847/1538-4357/abfd9c .
• Мадхусудхан, Никку; Саркар, Субхаджит; Константину, Саввас; Хольмберг, Монс; Пиетт, Анджали А.А.; Моисей, Джулианна И. (1 октября 2023 г.). «Углеродсодержащие молекулы в возможной гицевой атмосфере». Письма астрофизического журнала . 956 (1): Л13. arXiv : 2309.05566 . Бибкод : 2023ApJ...956L..13M. дои : 10.3847/2041-8213/acf577 .

Внешние ссылки

• Кембриджский университет (30 августа 2021 г.). «Новый класс обитаемых экзопланет представляет собой большой шаг вперед в поисках жизни». Физика.орг . Проверено 30 августа 2021 г.
• Картер, Джейми (25 августа 2021 г.). «Скрывается ли инопланетная жизнь на виду? Новый класс планет «Гайсиан» - это то место, где нам следует искать, говорят ученые». Форбс . Проверено 30 августа 2021 г.
• Старр, Мишель (27 августа 2021 г.). «Мы могли бы обнаружить инопланетную жизнь на этом новом классе экзопланет «Hycean», говорится в исследовании». НаукаАлерт . Проверено 30 августа 2021 г.
• Уолл, Майк (27 августа 2021 г.). «Инопланетная жизнь может процветать на больших экзопланетах Гиса — планеты Гиса в 2,5 раза больше Земли, с океанами и богатой водородом атмосферой». Space.com . Проверено 30 августа 2021 г.
• Стрикленд, Эшли (26 августа 2021 г.). «Этот новый класс горячих океанских миров может поддерживать жизнь». Новости CNN . Проверено 30 августа 2021 г.
• Ирвинг, Майкл (27 августа 2021 г.). «Передайте привет хайским мирам, новому классу экзопланет, на которых может быть жизнь». NewAtlas.com . Проверено 30 августа 2021 г.
• Персонал (26 августа 2021 г.). «Астрономы идентифицируют новый класс экзопланет: гиковые миры». Новости науки . Проверено 30 августа 2021 г.
• Коэн, Лиз (27 августа 2021 г.). «Ученые могут обнаружить жизнь на похожих на Землю планетах, покрытых океанами, в течение следующих нескольких лет». Новости CBS . Проверено 30 августа 2021 г.