Astronomer har varit på jakt efter en ny typ av exoplanet under de senaste åren – en speciellt lämpad för beboelighet. De kallas hyceiska världar, och de kännetecknas av stora flytande vattenhav och tjocka väterika atmosfärer. Namnet myntades 2021 av Cambridge-astronomen Nikku Madhusudhan, vars team fick en närbild av en möjlig Hycean-värld, K2-18b, med hjälp av rymdteleskopet James Webb 2023.
I en tidning som nyligen godkänts för publicering i januari av Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , undersökte Madhusudhan och medförfattaren Frances Rigby hur den inre strukturen hos hyceanska planeter kan se ut, och vad det betyder för möjligheten att hitta liv inuti. Tidningen kan nås på arXiv förtrycksserver.
Hyceanska världar liknar inte allt vi har sett i vårt eget solsystem, vilket utökar själva definitionen av en beboelig planet. De tenderar att vara mycket större än jordliknande planeter, vilket ger dem namnet "mini-neptunes". Deras storlek gör dem lättare att upptäcka än mindre steniga världar, och deras tjocka atmosfärer ger dem en bredare beboelig zon.
Samma egenskaper gör dem också till idealiska kandidater för spektroskopisk analys, där mätning av atmosfärernas kemiska sammansättning kan avslöja biosignaturer.
För att reta ut de potentiella egenskaperna hos en beboelig Hycean-värld använde Rigby och Madhusudhan ett modelleringsverktyg som heter HyRIS för att kartlägga möjliga planetariska strukturer. De begränsade sina modeller till att endast tillåta beboeliga temperaturer och tryck vid havets yta, där vattnet möter luften.
Även med de strikta villkoren på plats visade resultaten en mängd olika möjliga interna strukturer. Havets djup i en beboelig Hycean-värld kan variera från 10-tals kilometer djupt till 1 000-tals kilometer (som jämförelse, jordens hav är i genomsnitt cirka 3,7 km djupt).
En faktor som potentiellt begränsar dessa världars beboelighet är att de sannolikt har ett tjockt lager av is mellan havsbotten och planetens steniga kärna. På jorden producerar vittringen av den steniga havsbotten näringsämnen som är nödvändiga för livet - is kan hämma den processen. Ändå finns det fortfarande möjligheten att dessa näringsämnen kan transporteras genom isen via konvektion, eller levereras till planeten på andra sätt, som via komet- och asteroidnedslag eller atmosfärisk kondensation.
Studien tittade också på flera riktiga Hycean-världskandidater, och bland dem finns det tre som utmärker sig med goda chanser till beboelighet.
Även om dessa tre kandidater kretsar kring röda dvärgstjärnor – kända för sina våldsamma, fientliga solutbrott – är dessa planeters stjärnor relativt lugna. De är TOI-270 d, TOI 1468 c och TOI-732 c (TOI hänvisar till planeter som observerats av rymdteleskopet TESS).
Var och en av dessa tre planeter är planerad att observeras av James Webb under sitt andra år av observation, vilket betyder att vi är på väg att få en mer detaljerad titt på några spännande nya exoplaneter. Förra årets observation av K2-18b var bara början på Hycean-världsforskningen, och denna senaste artikel kommer att hjälpa astronomer att begränsa de möjliga interna strukturerna i dessa världar och hjälpa till att avgöra möjligheten att hitta liv på dem.
Mer information: Frances E. Rigby et al, On the Ocean Conditions of Hycean Worlds, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.12330
Tillhandahålls av Universe Today
