Американские астрофизики из Висконсинского университета обнаружили, что обитаемые зоны гицеанских планет — гипотетических миров, покрытых океанами и окруженных толстыми водородными атмосферами, — могут быть значительно уже, чем считалось ранее. Исследование, опубликованное в виде препринта на платформе arXiv, подчеркивает роль приливных сил в формировании условий для жизни на таких планетах.

Что такое гицеанские планеты?

Гицеанские планеты представляют собой водные миры, которые, предположительно, обладают глубокими океанами и плотными водородными атмосферами. Хотя ни одна такая планета пока не подтверждена, ученые изучают кандидатов, таких как экзопланета K2-18 b. В ее атмосфере ранее были обнаружены водяной пар, углекислый газ, метан и, возможно, диметилсульфид (DMS) — биомаркер, который на Земле связан с деятельностью морского фитопланктона.

Роль приливного нагревания

Классические модели обитаемой зоны учитывают только баланс солнечного излучения, необходимого для существования жидкой воды. Однако, как показали авторы исследования под руководством Джозефа Лайвси, приливное нагревание играет ключевую роль для гицеанских планет, особенно тех, что вращаются вокруг красных карликов — звезд с массой менее 0,3 массы Солнца. «Как и в случае с подледными океанами Европы и Энцелада, гицеанские планеты могут получать тепло не только от звезды, но и за счет приливных деформаций», — пояснили ученые.

Приливное нагревание возникает из-за гравитационного взаимодействия планеты с ее звездой или массивным спутником, например, газовым гигантом. Это тепло смещает обитаемую зону дальше от звезды и делает ее более узкой, особенно для планет с массой около 7 масс Земли и радиусом примерно 1,7 земного. При увеличении массы звезды влияние приливов становится менее значительным.

Влияние внешних компаньонов

Исследователи также установили, что наличие массивного внешнего компаньона, такого как газовый гигант, усиливает приливное воздействие за счет периодических орбитальных колебаний. Это обеспечивает планете дополнительное внутреннее тепло, которое может поддерживать жидкую воду даже на значительном удалении от звезды. Такие условия делают гицеанские планеты потенциально пригодными для жизни, даже если они находятся за пределами классической обитаемой зоны.

Возможности для биологической эволюции

В отличие от Земли, где приливная энергия в основном рассеивается, на гицеанских планетах с глубокими океанами она может эффективно использоваться живыми организмами, если они существуют. Ученые предполагают, что приливное нагревание может ускорять биологическую эволюцию, создавая более динамичные условия для развития жизни. Это делает такие планеты особенно интересными для астробиологии.

Перспективы исследований

Открытие подчеркивает необходимость пересмотра моделей обитаемых зон для океанических миров. Ученые планируют продолжить изучение кандидатов, таких как K2-18 b, с помощью современных телескопов, включая «Джеймс Уэбб», чтобы подтвердить наличие биомаркеров и уточнить влияние приливных сил. Эти данные помогут лучше понять, какие условия необходимы для зарождения жизни за пределами Солнечной системы.

Заключение

Новое исследование показывает, что приливные силы могут существенно ограничивать обитаемые зоны гицеанских планет, особенно вокруг красных карликов. Однако эти же силы могут создавать уникальные условия для поддержания жидкой воды и потенциальной биосферы. Открытие подчеркивает сложность поиска обитаемых миров и важность учета приливных эффектов при изучении экзопланет, приближая нас к пониманию, где во Вселенной может существовать жизнь.