Астрономи виявили, що екзопланета, яка більш ніж удвічі перевищує розмір Землі, потенційно придатна для проживання, що відкриває пошук життя на планетах, значно більшим, ніж Земля, але меншим, ніж Нептун.
Команда вчених з Кембриджського університету використовувала дані про масу, радіус і атмосферу екзопланети K2-18b і визначила, що планета може містити рідку воду в придатних для проживання умовах в атмосфері, збагаченій воднем.
Екзопланета K2-18b, віддалена на 124 світлових роки від нас, в 2,6 рази більше радіусу і в 8,6 разів більше маси Землі і обертається навколо своєї зірки в населеній зоні, де температура може дозволити рідкій воді існувати на поверхні.
Восени 2019 року планета була предметом широкого висвітлення в ЗМІ, оскільки дві різні групи дослідників повідомили про виявлення водяної пари в атмосфері, збагаченій воднем. Тим не менш, склад, щільність атмосфери і внутрішня обстановка залишалися невідомими.
«Водяний пар був виявлений в атмосфері ряду екзопланет, але навіть якщо планета знаходиться в населеній зоні, це не обов'язково означає, що на поверхні існують населені умови», - кажуть дослідники. «Щоб встановити перспективи населеності, важливо отримати єдине розуміння внутрішніх і атмосферних умов на планеті, зокрема, чи може рідка вода існувати під атмосферою».
Враховуючи великий розмір K2-18b, було висловлено припущення, що вона буде більше схожа на зменшену версію Нептуна, ніж на більшу версію Землі. Очікується, що «міні-Нептун» матиме значну водневу «оболонку», що оточує шар води під високим тиском з внутрішнім ядром з каменю і заліза. Якщо воднева оболонка занадто товста, температура і тиск на поверхні шару води під нею будуть занадто великі, щоб підтримувати життя.
Тепер дослідники показали, що, незважаючи на розмір K2-18b, її воднева оболонка не обов'язково занадто товста, і водний шар може мати відповідні умови для підтримки життя.
Вони використовували існуючі спостереження атмосфери, а також маси і радіуса, щоб визначити склад і структуру атмосфери і умов на поверхні, використовуючи докладні численні моделі і статистичні методи для пояснення даних.
Дослідники підтвердили, що атмосфера планети багата воднем і містить значну кількість водяної пари. Вони також виявили, що рівні інших хімічних речовин, таких як метан і аміак, були нижчими, ніж очікувалося для такої атмосфери. Чи можна віднести ці рівні до біологічних процесів, ще невідомо.
Потім вчені використовували атмосферні властивості як граничні умови для моделей внутрішніх планет. Вони досліджували широкий спектр моделей, які могли б пояснити властивості атмосфери, а також масу і радіус планети. Це дозволило їм отримати діапазон можливих умов на планеті, в тому числі протяжність водневої оболонки, а також температури і тиску у водному шарі.
Дослідники виявили, що максимальний обсяг водневої оболонки, що допускається відомими даними, становить близько 6% маси планети, хоча більшість сценаріїв вимагають набагато менше. Мінімальна кількість водню становить близько однієї мільйонної маси, аналогічно до масової частки атмосфери Землі. Зокрема, ряд сценаріїв допускає існування на планеті океанічного світу з рідкою водою нижче рівня атмосфери при тиску і температурі, аналогічних тим, які спостерігаються в океанах Землі.
Дослідження відкриває пошук придатних для проживання умов і біосигнатур поза сонячною системою для екзопланет, які значно більші від Землі, за межами схожих на Землю екзопланет.
Крім того, такі планети, як K2-18b, більш доступні для атмосферних спостережень за допомогою існуючих і майбутніх інструментів спостережень. Атмосферні обмеження, отримані в цьому дослідженні, можуть бути уточнені за допомогою майбутніх спостережень на нових телескопах, таких, як космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST).
