Там может быть тип экзопланеты без сухой земли. Они называются «Hycean» мирами, портманто «водород» и «океан». Они в основном или полностью покрыты океанами и имеют толстую атмосферу водорода.
Они интригуют, потому что их атмосфера держат их достаточно теплыми, чтобы иметь жидкую воду за пределами традиционных обитаемых зон. Если они существуют, ученые думают, что они хорошие кандидаты для поддержки микробной жизни.
Гисские миры гипотетические, но есть некоторые доказательства того, что они существуют. Миссия Кеплера обнаружила многих кандидатов и предоставила основополагающие доказательства для их существования. Однако это не обнаружило ни одного с уверенностью.
Совсем недавно наблюдения JWST также поддержали эту идею. Космический телескоп обнаружил углекислый газ и метан в атмосфере кандидата в гисейский мир под названием K2-18B. Обе эти молекулы могут быть биосигнавными микробными жизни в подобных условиях, что и океаны Земли.
Новое исследование, опубликованное в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, исследует потенциальные гичевые миры для эволюции жизни и того, как жизнь может зависеть от термодинамических условий этих миров. Он называется «Перспективы биологической эволюции на мировых мирах». Авторы — Эмили Дж. Митчелл и Никку Мадхусудхан, оба из Кембриджского университета.
«Поиск внеземной жизни является одним из самых фундаментальных квестов в истории человечества», — пишут авторы. «Важным недавним развитием в этом направлении является возможность гичевых миров, которые увеличивают как количество потенциально обитаемых планет, так и способность обнаруживать биосигнатуры в их атмосфере».
Исследования показывают, что Hycean Worlds могут обеспечить как химические, так и термодинамические условия, необходимые для того, чтобы микробная жизнь сохранялась в их океанах. В этом исследовании авторы использовали метаболическую теорию экологии (MTE), чтобы изучить, как простая жизнь может развиваться в мировых мирах в различных температурных условиях. Проще говоря, MTE говорит, что уровень метаболизма организма имеет основополагающее значение для его способности сохранять и процветать. Это относится к отдельным процессам и процессам сообщества и населения. Ключевой идеей MTE является то, что температура сильно влияет на скорости метаболизма.
Предыдущие исследования показывают, что при увеличении температуры в обитаемой среде биологическая активность увеличивается до определенной степени. В этом исследовании Митчелл и Мадхусудхан исследуют, как температуры поверхности океана влияют на жизнь, похожие на землю, и сколько времени им нужно, чтобы возникнуть на мировых мирах. Они также исследуют, как различные температуры влияют на обнаруживаемость биосигнавров.
«Эта работа, в свою очередь, имеет наблюдаемые последствия для выдающихся биосигнавров на таких планетах, учитывая, что одноклеточный фитопланктон является основным источником ключевых биомаркеров в атмосфере Земли, таких как диметилльфид, который может быть наблюдается в гичевых атмосфере», — пишут исследователи в их бумаге.
Диметилсульфид тесно связан с фитопланктоном и имеет уникальную спектральную сигнатуру, которую JWST может обнаружить в атмосферах экзопланеты.
Исследователи сосредоточились на нескольких ключевых фитопланктонских группах, которые в изобилии на Земле и производят газы биосигнатуры в своей атмосфере. Среди них цианобактерии (голубые зеленые водоросли), метанококка (метаноген) и диатомовые данные, которые генерируют до 50% кислорода Земли каждый год. Они обратили особое внимание на Aquificota.
Aquificota — это тип бактерий, названных в честь раннего рода в групповом Aquifix. Его члены встречаются в пресной воде и океанах и могут производить воду путем окисления водорода.
«Чтобы проиллюстрировать, как изменяются эволюционные показатели с температурой по планетарным срокам, мы рассчитали эволюционные ставки для примера организма (Aquifix) за последние 4,3 миллиарда лет», — говорится в документе. Они использовали aquifix, потому что это сильный аналог для некоторой из первой жизни Земли.
Исследователи показали, что даже незначительные изменения температуры поверхности океана Земли по сравнению с температурой поверхности по сравнению с эволюционными временными масштабами значительно изменяют время происхождения и эволюционные скорости важных видов простой жизни. «Например, увеличение на 10 К относительно Земли
Приводит к эволюционным скоростям, которые более чем в два раза быстрее, в то время как уменьшение на 10 К половины их », — объясняют авторы.
Они обнаружили, что более теплые океаны могут ускорить скорость эволюции, позволяя ключевым одноклеточным группам, таким как археи и бактерии появляться уже через 1,3 миллиарда лет после происхождения жизни. Это указывает на то, что более высокие температуры приводят к более быстрому прогрессу в сложную жизнь. «Эта повышенная скорость оказывает значительное влияние на время происхождения одноклеточных групп, так что для повышения температуры поверхности на 10 тысяч поверхности все основные группы возникли на 1,19 млрд. Пост-аоригин жизни (OLL) и все ключевой фитопланктон Группы на 1,28 млрд », — пишут авторы.
Температура на +10 К, а синий указывает на снижение температуры на -10 К. «Мы обнаруживаем, что повышение температуры поверхности на 10 тыс. Приводит ко всем группам фитопланктона, происходящих с 1,3 млрд. Оул», -объясняют авторы. Цианобактерии появляются особенно рано, всего лишь 0,25 миллиарда лет после происхождения жизни. Изображение предоставлено: Митчелл и Мадхусудхан 2025.
Обратное также верно. Исследователи обнаружили, что более прохладные температуры задерживают появление ключевых форм жизни на несколько миллиардов лет. Это может означать, что сложная жизнь займет больше времени, чтобы появиться. «В отличие от этого, снижение 10 тыс. Средней температуры поверхности сильно ограничивает скорость происхождения, так что на 4-м засмете после обеда, только бактерии и археи будут развиваться, но не оксигенные фотосинтез или эукариоты»,-пишут авторы.
В этом случае это также повлияет на появление наблюдаемых биосигнавров, а также на их интенсивность и простоту обнаружения.
Одним из их центральных выводов является то, что лишь предельный диапазон условий окружающей среды позволяет иметь большой диапазон эволюционных показателей и времени происхождения. «Во -первых, учитывая широкий спектр возможных атмосферных условий в Hycean Worles, можно ожидать столь же широкого разнообразия в микробной жизни», — пишут они. «В частности, происхождение новых клад в теплых мирах из гичевых вещей может произойти значительно быстрее, чем на Земле».
Если существуют гичевые миры, это исследование предполагает, что они могут «волноваться от жизни», как сказал Карл Саган на более коротких временных масштабах, чем Земля.
Кандидат в Hycean Worlds, о котором мы знаем, считают, что имеют более теплые океаны, чем на земле. Таким образом, по расширению, кандидат в Hycean World K2-18 B, которому всего 2,4 миллиарда лет, может иметь условия, необходимые для начала и поддержания ключевых одноклеточных групп. Это означает, что это и другие нравятся, являются хорошими целями в поиске биосигнавров.
Авторы предлагают пару предостережений для своих результатов. Они рассматривали только довольно узкий диапазон температуры и физических условий на основе Земли. В действительности, обитаемые внеземные планеты могут демонстрировать гораздо более широкий диапазон. «Будущая работа в этом направлении может изучить ряд других условий, включая влияние тяжести, давления, больших изменений температуры и других факторов окружающей среды», — пишут исследователи в своем выводе.
Мы не знаем, реальны ли гисейские миры. Некоторые ученые считают, что их богатая водородом атмосфера может быть нестабильностью. Существуют также опасения по поводу облучения, ингибирующего жизнь и химию атмосферы, работая против биохимических процессов. Пути формирования для этих миров также неясны, как и механизмы создания и поддержания их атмосфер.
Однако, если они существуют, это исследование проясняет одну вещь: для различных температур поверхности у теплой планеты может быть более сложная биосфера в относительно молодом возрасте, и более прохладец может иметь более простую биосферу в более позднем возрасте.
В конце концов, мы не путешествуем ни в один из этих миров, поэтому обнаружение биосигнавров — это название игры.
«Такие биосферы с разнообразными уровнями сложности могут повлиять на обнаруженность жизни на них, так что более теплые планеты могут показать сильные биосигнатуры в атмосфере», — заключают исследователи.
