Een nieuwe klasse van exoplaneten die heel anders is dan de onze, maar die het leven zou kunnen ondersteunen, door astronomen is geïdentificeerd, die de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel enorm zou kunnen versnellen.

Op zoek naar leven elders, astronomen hebben meestal gezocht naar planeten van vergelijkbare grootte, massa, temperatuur en atmosferische samenstelling naar de aarde. Echter, astronomen van de Universiteit van Cambridge geloven dat er meer veelbelovende mogelijkheden zijn.

De onderzoekers hebben een nieuwe klasse van bewoonbare planeten geïdentificeerd, genaamd 'Hycean' planeten - hete, met oceaan bedekte planeten met waterstofrijke atmosferen - die talrijker en waarneembaarer zijn dan aardachtige planeten.

De onderzoekers zeggen dat de resultaten, gemeld in Het astrofysische tijdschrift , zou kunnen betekenen dat het vinden van biosignaturen van leven buiten ons zonnestelsel binnen de komende twee of drie jaar een reële mogelijkheid is.

"Hyceaanse planeten openen een geheel nieuwe weg in onze zoektocht naar leven elders, " zei Dr. Nikku Madhusudhan van Cambridge's Institute of Astronomy, die het onderzoek leidde.

Veel van de belangrijkste Hycean-kandidaten die door de onderzoekers zijn geïdentificeerd, zijn groter en heter dan de aarde, maar hebben nog steeds de kenmerken om grote oceanen te herbergen die microbieel leven kunnen ondersteunen dat vergelijkbaar is met dat in enkele van de meest extreme aquatische omgevingen van de aarde.

Deze planeten zorgen ook voor een veel grotere bewoonbare zone, of 'Goldilocks zone', vergeleken met aardachtige planeten. Dit betekent dat ze nog steeds het leven kunnen ondersteunen, ook al liggen ze buiten het bereik waar een planeet vergelijkbaar met de aarde zou moeten zijn om bewoonbaar te zijn.

Duizenden planeten buiten ons zonnestelsel zijn ontdekt sinds de eerste exoplaneet bijna 30 jaar geleden werd geïdentificeerd. De overgrote meerderheid zijn planeten tussen de afmetingen van de aarde en Neptunus en worden vaak 'superaarde' of 'mini-Neptunus' genoemd:het kunnen overwegend rotsachtige of ijsreuzen zijn met een waterstofrijke atmosfeer, of iets daar tussenin.

De meeste mini-Neptunes zijn meer dan 1,6 keer zo groot als de aarde:kleiner dan Neptunus, maar te groot om een ​​rotsachtig interieur zoals de aarde te hebben. Eerdere studies van dergelijke planeten hebben aangetoond dat de druk en temperatuur onder hun waterstofrijke atmosferen te hoog zouden zijn om leven te ondersteunen.

Echter, een recent onderzoek van het team van Madhusudhan naar de mini-Neptune K2-18b wees uit dat deze planeten onder bepaalde omstandigheden leven konden ondersteunen. Het resultaat leidde tot een gedetailleerd onderzoek naar het volledige scala aan planetaire en stellaire eigenschappen waarvoor deze omstandigheden mogelijk zijn, welke bekende exoplaneten aan die voorwaarden kunnen voldoen, en of hun biosignaturen waarneembaar zijn.

Het onderzoek bracht de onderzoekers ertoe een nieuwe klasse planeten te identificeren, Hyceaanse planeten, met enorme planeetbrede oceanen onder waterstofrijke atmosferen. Hycean-planeten kunnen tot 2,6 keer groter zijn dan de aarde en hebben atmosferische temperaturen tot bijna 200 graden Celsius, maar hun oceanische omstandigheden zouden vergelijkbaar kunnen zijn met die welke bevorderlijk zijn voor microbieel leven in de oceanen van de aarde. Dergelijke planeten omvatten ook getijde-opgesloten 'donkere' Hycean-werelden die mogelijk alleen bewoonbare omstandigheden hebben aan hun permanente nachtzijde, en 'koude' Hycean-werelden die weinig straling van hun sterren ontvangen.

Planeten van deze omvang domineren de bekende exoplaneetpopulatie, hoewel ze lang niet zo gedetailleerd zijn bestudeerd als superaarde. Hycean-werelden zijn waarschijnlijk heel gewoon, wat betekent dat de meest veelbelovende plaatsen om elders in de Melkweg naar leven te zoeken zich misschien in het volle zicht hebben verstopt.

Echter, grootte alleen is niet genoeg om te bevestigen of een planeet Hycean is:andere aspecten zoals massa, temperatuur en atmosferische eigenschappen zijn vereist voor bevestiging.

Als we proberen te bepalen hoe de omstandigheden zijn op een planeet op vele lichtjaren afstand, astronomen moeten eerst bepalen of de planeet in de bewoonbare zone van zijn ster ligt, en zoek dan naar moleculaire handtekeningen om de atmosferische en interne structuur van de planeet af te leiden, die de oppervlaktecondities regelen, aanwezigheid van oceanen en potentieel voor leven.

Astronomen zoeken ook naar bepaalde biosignaturen die op de mogelijkheid van leven kunnen wijzen. Meest voorkomend, dit zijn zuurstof, ozon, methaan en lachgas, die allemaal op aarde aanwezig zijn. Er zijn ook een aantal andere biomarkers, zoals methylchloride en dimethylsulfide, die op aarde minder overvloedig zijn, maar veelbelovende indicatoren kunnen zijn voor het leven op planeten met een waterstofrijke atmosfeer waar zuurstof of ozon misschien niet zo overvloedig aanwezig is.

"Eigenlijk, toen we op zoek waren naar deze verschillende moleculaire handtekeningen, we hebben ons gefocust op planeten die lijken op de aarde, wat een redelijke plaats is om te beginnen, " zei Madhusudhan. "Maar we denken dat Hycean-planeten een betere kans bieden om verschillende sporenbiosignaturen te vinden."

"Het is opwindend dat bewoonbare omstandigheden kunnen bestaan ​​op planeten die zo verschillend zijn van de aarde, " zei co-auteur Anjali Piette, ook uit Cambridge.

Madhusudhan en zijn team ontdekten dat een aantal sporen van terrestrische biomarkers die naar verwachting aanwezig zullen zijn in de atmosfeer van Hycean in de nabije toekomst gemakkelijk detecteerbaar zullen zijn met spectroscopische waarnemingen. De grotere maten, hogere temperaturen en waterstofrijke atmosferen van Hycean-planeten maken hun atmosferische handtekeningen veel beter detecteerbaar dan aardachtige planeten.

Het Cambridge-team identificeerde een omvangrijke steekproef van potentiële Hycean-werelden die uitstekende kandidaten zijn voor gedetailleerd onderzoek met telescopen van de volgende generatie, zoals de James Webb Space Telescope (JWST), die later dit jaar wordt gelanceerd. Deze planeten draaien allemaal om rode dwergsterren op een afstand van 35-150 lichtjaar:dicht bij astronomische normen. Geplande JWST-waarnemingen van de meest veelbelovende kandidaat, K2-18b, zou kunnen leiden tot de detectie van een of meer biosignatuurmoleculen.

"Een biosignatuurdetectie zou ons begrip van het leven in het universum veranderen, " zei Madhusudhan. "We moeten open zijn over waar we leven verwachten te vinden en welke vorm dat leven zou kunnen aannemen, terwijl de natuur ons blijft verrassen op vaak onvoorstelbare manieren."