Субнептуны: не водные миры, а безжизненные пустыни?

[Изображение: Экзопланета в представлении художника. Источник: futurecdn.net]

Субнептуны — планеты, которые крупнее Земли, но меньше Нептуна, — долгое время считались потенциальными «водными мирами». Однако новое исследование ставит эту гипотезу под сомнение, предполагая, что эти небесные тела могут скорее напоминать пустыни, чем океаны.

Ранее учёные полагали, что субнептуны формируются за пределами «снеговой линии» своих звёзд, где лёд в изобилии аккумулируется в планетезималях. При миграции планет к звезде лёд мог таять, образуя под толстой водородной атмосферой глобальные океаны. Такие гипотетические объекты называли «гицеановыми планетами» (от слов «водород» и «океан»).

«Наши расчёты опровергают этот сценарий», — заявила Каролин Дорн, соавтор исследования из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich).

Эти выводы появились всего через несколько месяцев после сенсационных заявлений о планете K2-18b, расположенной в 124 световых годах от Земли. Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» позволили предположить наличие в её атмосфере газа диметилсульфида — возможного маркера жизни. Это породило надежды, что планета, скрытая под водородной оболочкой, обладает гигантским океаном и условиями для биологических процессов.

Однако скептики сразу усомнились в выводах. Независимые исследования данных «Уэбба» показали, что следы диметилсульфида едва различимы, а водные слои на субнептунах, вероятно, отсутствуют. Вместо этого эти планеты могут быть окутаны агрессивными атмосферами с преобладанием летучих веществ.

В новом исследовании команда ETH Zürich смоделировала эволюцию субнептунов, учитывая химическое взаимодействие между магмой и атмосферой. Из 248 моделей ни одна не показала наличия океанов, покрывающих 50% массы планеты. «Гицеановые миры с 10–90% воды крайне маловероятны», — подчеркнула Дорн.

Учёные выяснили, что водород и кислород на таких планетах связываются с металлами и силикатами в недрах, а на поверхности остаётся менее 1,5% воды от общей массы. Более того, максимум воды оказался не у планет, сформированных за снеговой линией, а у тех, что возникли ближе к звезде. Там вода образуется в результате реакций водорода атмосферы с кислородом расплавленных пород.

Эти результаты охлаждают надежды на обнаружение жизни в океанах субнептунов. Основное внимание теперь может сместиться на каменистые экзопланеты земного типа.

Однако K2-18b остаётся ценным объектом изучения. Как типичный субнептун, отсутствующий в Солнечной системе, но распространённый в Галактике, он может пролить свет на процессы формирования планет.

«Земля, возможно, не уникальна, — отметила Дорн. — Судя по нашим данным, она выглядит скорее рядовой планетой».

Исследование опубликовано 18 сентября в журнале The Astrophysical Journal Letters.