Миры типа Hycean, также известные как океанические миры, — это планеты, покрытые океанами и имеющие толстую водородную атмосферу. На данный момент нет подтверждённых примеров таких миров, но есть множество кандидатов. Исследователи проявляют интерес к их обитаемости.
Новое исследование рассматривает роль приливного нагрева в потенциальной обитаемости Hycean-планет. Если такие планеты существуют, они, вероятно, распространены вокруг красных карликов (M-карликов). Красные карлики — самый распространённый тип звёзд в галактике, а толстая водородная атмосфера Hycean-миров может защищать их от разрушительных вспышек этих небольших долгоживущих звёзд.
Благодаря большому количеству воды обитаемая зона Hycean-миров может быть шире, но их водородные атмосферы могут способствовать возникновению парникового эффекта.
Приливный нагрев и обитаемая зона
В новом исследовании, принятом к публикации в The Astrophysical Journal, авторы утверждают, что для Hycean-миров, близких к их маломассивным звёздам, приливный нагрев может быть важным фактором, определяющим их обитаемые зоны. Исследование называется «Приливы сужают обитаемую зону Hycean» (Tides Tighten the Hycean Habitable Zone), а ведущим автором является Джозеф Ливси.
Ливси из Департамента астрономии и Висконсинского центра исследований происхождения при Университете Висконсин-Мэдисон утверждает, что приливный нагрев создаёт дополнительный источник тепла помимо звёздного излучения. Миры типа Hycean, движущиеся по умеренно эксцентричным орбитам, испытывают приливное изгибание и нагрев, которые сдвигают обитаемую зону наружу. Это создаёт более узкую обитаемую зону по сравнению с предыдущими оценками, основанными на звёздном нагреве.
Влияние на обитаемую зону
Умеренно эксцентричные орбиты распространены. В нашей Солнечной системе массивные внешние планеты сместили орбиты меньших планет, придав им эксцентричность. Вероятно, такие орбиты есть и во многих других солнечных системах.
Авторы пишут, что внешние спутники встречаются в планетарных системах вокруг M-карликов. Частота встречаемости гигантов в таких системах составляет около 10%, а частота встречаемости планет в диапазоне 10–100M⊕ — около 20%.
Исследование показывает, что приливное изгибание на океанических мирах сдвигает их обитаемые зоны наружу. Эффект зависит от массы сопутствующей планеты, которая может вносить эксцентричность в орбиту мира типа Hycean.
«Планеты типа Hycean, вероятно, будут демонстрировать более сильные приливные отклики, чем типичные земные миры», — объясняют исследователи. «Мы ожидаем, что приливы окажут незначительное влияние на одинокую планету на таких малых орбитальных радиусах. Однако присутствие крупной внешней планеты со средней эксцентричностью вызовет цикл эксцентричности, который периодически и бесконечно нагревает внутренности рассматриваемой планеты и отодвигает внутренние границы обитаемой зоны Hycean».
Хотя на данный момент миры типа Hycean существуют только гипотетически, их подтверждение может быть не за горами. Учёные-экзопланеты заинтригованы ими из-за их потенциала для обитаемости. Их расширенные атмосферы также делают их привлекательными целями для атмосферной спектроскопии с помощью таких телескопов, как JWST.
K2-18b является ярким примером их потенциала. Это кандидат в миры типа Hycean, который неоднократно попадал в заголовки новостей, когда астрономы обнаружили доказательства наличия водяного пара, а затем углекислого газа и метана, а затем потенциальной биосигнатуры диметилсульфида в его атмосфере.
«Недавнее возможное обнаружение диметилсульфида (DMS) в атмосфере потенциального экзопланета типа Hycean K2-18 b может указывать на наличие океанской жизни; единственным основным источником DMS на Земле является фитопланктон», — пишут авторы.
Они отмечают, что на мирах типа Hycean с глубокими океанами океанские приливы генерируют значительное количество тепла, которое может использоваться организмами. Это отличает их от Земли, где приливная энергия рассеивается. «Мы предполагаем, что сильные приливы на планетах типа Hycean могут стать значительным источником энергии для жизни и в конечном итоге ускорить биологическую эволюцию», — объясняют они.