Oto planety oceaniczne. Być może jest na nich życie

Ich nazwa, planety hyceańskie, bierze się ze zbitki słów: hydrogen (ang. wodór) i ocean. Niedawno w czasopiśmie „Astrophysical Journal” ukazał się bardzo ciekawy artykuł na ich temat. Wydaje się, że mogą skrywać życie.

Wszystko zaczęło się w 2015 r., gdy kosmiczny teleskop Keplera w ramach swojej przedłużonej misji – K2 – odkrył w odległości 124 lat świetlnych od nas planetę K2-18b okrążającą bardzo blisko swoją macierzystą gwiazdę (pisaliśmy o tym w tekście „Nie dla nas egzoświaty” w czerwcu 2020 r.). Informację o odkryciu upubliczniono rok później, czyli w 2016. Teraz badacze nieba z University of Cambridge wzięli K2-18b pod lupę, a poza tym znaleźli w przestrzeni naszej Galaktyki wiele podobnych planet do niej. Nazwano je planetami hyceańskimi, hyceanami albo też po prostu planetami oceanicznymi.

K2-18b. Dużo wody w kosmosie

Jest ich w naszej Galaktyce sporo. Stanowią zupełnie nową, poza obcymi planetami typu ziemskiego, grupę egzoplanet mogących sprzyjać powstaniu i utrzymywaniu się życia. K2-18b to planeta typu mini-Neptun, czyli jest prawie dziewięć razy masywniejsza od Ziemi, o promieniu 2,6 promienia Ziemi. Okrąża swoją macierzystą gwiazdę – czerwonego karła, znacznie mniejszego niż Słońce – w strefie ekologicznej, co oznacza, że temperatura jej powierzchni jest dość zbliżona do ziemskiej (od –8 do 5 st. C).

O K2-18b zrobiło się dość głośno w końcu 2019 r., ponieważ aż dwa niezależne zespoły badaczy wykryły w jej bardzo gęstej wodorowo-helowej atmosferze wyraźne ślady pary wodnej – nawet do 50 proc. Czyli mogą się tam tworzyć chmury. Po raz pierwszy odkryto tak wyraźną i obfitą obecność wody w atmosferze egzoplanety znajdującej się w odpowiedniej, tj. zdatnej do życia, odległości od gwiazdy.

Hyceany, czyli mini-Neptuny

Naukowcy przewidują, że wiele planet typu mini-Neptun może być hyceanami, a więc posiada globalny płaszcz wodny leżący między gęstą wodorową atmosferą a obszarem niższych warstw bardzo gęstej wody, opływającej z kolei skalno-żelazowe jądro. Jest więc bardzo prawdopodobne, że na całej planecie K2-18b znajduje się ocean wodny.

To planeta zupełnie inna niż Ziemia. Jej jądro opływają warstwy gęstej wody, a nad nimi znajduje się globalny ocean zwykłej wody, podobny do naszych oceanów. Nad nim rozciąga się gruba i gęsta atmosfera wodorowo-helowa. Główne przesłanie zespołu badaczy z Cambridge jest następujące: twierdzą oni, że warunki panujące na tego typu mini-Neptunach mogą bardzo sprzyjać życiu. Wprawdzie temperatura atmosferyczna na K2-18b może być wysoka, nawet do 200 st. C – planeta okrąża swoją gwiazdę w zaledwie 33 dni i znajduje się ledwie dwadzieścia jeden milionów kilometrów od niej – ale już warunki panujące wewnątrz jej oceanu są znacznie bardziej umiarkowane. Dlatego w wodzie tej może rozwinąć się i przetrwać życie.

Do tej pory, argumentują uczeni z Cambridge, w poszukiwaniu śladów życia, tzw. biomarkerów atmosferycznych, skupialiśmy się na planetach możliwie najbardziej przypominających Ziemię, niedużych i skalistych. I to podejście wydaje się słuszne (przecież na Ziemi życie istnieje), jednak mini-Neptuny mogą być zupełnie nową klasą obiektów, na których formy żywe też być może istnieją. Należy więc przyjrzeć się im bliżej. Słusznie, zwłaszcza że – jak argumentują badacze – mini-Neptuny, z racji posiadania gęstej atmosfery wodorowej i swoich rozmiarów, mogą zajmować tzw. strefy ekologiczne, czyli sprzyjające życiu, dalej i bliżej od swoich macierzystych gwiazd, niż to ma miejsce np. w przypadku Ziemi. Czyli dla nich strefa ta wydaje się szersza.

Ciemna strona egzystencji

Istnieje jednak pewien problem z planetami hyceańskimi. Otóż zwykle okrążają swoje gwiazdy (najczęściej są to właśnie czerwone karły, których w kosmosie jest najwięcej) bardzo blisko. A to oznacza, że zostają pływowo zatrzymane, czyli że ich obrót wokół własnej osi (doba) trwa tyle samo co okres orbitalny (rok).

W związku z tym jedna strona planety jest zawsze odwrócona od gwiazdy, podobnie jak nasz Księżyc jest trwale jedną stroną odwrócony od Ziemi. Poza tym gwiazdy typu czerwony karzeł są niezwykle aktywne – w ich wnętrzach w transporcie energii dominuje konwekcja, czyli ruch mas materii od centrum w stronę powierzchni, a nie promieniowanie – a to znaczy, że erupcje plazmy, wyrzuty masy i rozbłyski gwiezdne są na nich o wiele potężniejsze (kilkaset albo nawet kilka tysięcy razy) niż w przypadku Słońca.

Planeta okrążająca taką gwiazdę jest narażona na gigantyczną radiację szkodliwego dla życia promieniowania. Jednakże, co podkreślają badacze, właśnie pływowe zatrzymanie tych planet sprzyjałoby organizmom żywym w egzystencji po ich tzw. ciemnych stronach, a dokładnie na granicy strony jasnej i ciemnej. Tam szkodliwe oddziaływanie pól magnetycznych ich gwiazd, czerwonych karłów, byłoby istotnie zminimalizowane.

Szykuje się misja: James Webb Space Telescopy

A zatem badacze nieba z Cambridge przekonują nas, że istnieje zupełnie nowa klasa obiektów egzoplanetarnych – oceanicznych mini-Neptunów – i namawiają do traktowania ich jako ważnych obiektów w naszych przyszłych próbach poszukiwania śladów życia w kosmosie. Nie możemy, argumentują, ograniczać się w tych poszukiwaniach jedynie do planet ziemiopodobnych. I to jest słuszne podejście. Zresztą opracowali nawet listę stosunkowo bliskich (od kilkudziesięciu do ponad stu lat świetlnych od nas) planet hyceańskich, którym należałoby się bliżej przyjrzeć.

I bardzo dobrze, zwłaszcza że na 18 grudnia tego roku planowany jest start wspólnej wielkiej i bardzo ważnej misji NASA/ESA, czyli teleskopu James Webb Space Telescopy, który ma dokonać prawdziwego przełomu w badaniu obcych planet i w ogóle w obserwacjach całego kosmosu. O tej misji niedługo przed jej startem na pewno naszych czytelników dokładnie poinformujemy.