Astronomen zijn de afgelopen jaren op jacht geweest naar een nieuw soort exoplaneet, een die vooral geschikt is voor bewoonbaarheid. Ze worden Hycean-werelden genoemd en worden gekenmerkt door enorme oceanen met vloeibaar water en dikke, waterstofrijke atmosferen. De naam werd in 2021 bedacht door de Cambridge-astronoom Nikku Madhusudhan, wiens team in 2023 een mogelijke Hycean-wereld, K2-18b, van dichtbij heeft bekeken met behulp van de James Webb-ruimtetelescoop.

In een artikel dat in januari onlangs is geaccepteerd voor publicatie door de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society onderzochten Madhusudhan en co-auteur Frances Rigby hoe de interne structuur van Hycean-planeten eruit zou kunnen zien, en wat dat betekent voor de mogelijkheid om daarbinnen leven te vinden. Het artikel is toegankelijk via de arXiv preprint-server.

Hyceaanse werelden zijn anders dan alles wat we in ons eigen zonnestelsel hebben gezien en breiden de definitie van een bewoonbare planeet uit. Ze zijn vaak veel groter dan aardachtige planeten, waardoor ze de bijnaam ‘mini-neptunussen’ krijgen. Door hun omvang zijn ze gemakkelijker te detecteren dan kleinere rotsachtige werelden, en door hun dikke atmosfeer hebben ze een bredere bewoonbare zone.

Diezelfde eigenschappen maken ze ook tot ideale kandidaten voor spectroscopische analyse, waarbij het meten van de chemische samenstelling van de atmosfeer biosignaturen aan het licht zou kunnen brengen.

Om de potentiële kenmerken van een bewoonbare Hycean-wereld te ontrafelen, gebruikten Rigby en Madhusudhan een modelleringstool genaamd HyRIS om mogelijke planetaire structuren in kaart te brengen. Ze beperkten hun modellen om alleen rekening te houden met bewoonbare temperaturen en drukken aan het oceaanoppervlak, waar het water de lucht ontmoet.

Zelfs onder deze strikte voorwaarden lieten de resultaten een grote verscheidenheid aan mogelijke interne structuren zien. De oceaandiepten van een bewoonbare Hycean-wereld kunnen variëren van tientallen kilometers diep tot duizenden kilometers (ter vergelijking:de oceaan op aarde is gemiddeld ongeveer 3,7 km diep).

Eén factor die de bewoonbaarheid van deze werelden mogelijk beperkt, is dat er waarschijnlijk een dikke laag ijs tussen de oceaanbodem en de rotsachtige kern van de planeet zit. Op aarde produceert de verwering van de rotsachtige zeebodem voedingsstoffen die essentieel zijn voor het leven; ijs zou dat proces kunnen belemmeren. Niettemin bestaat nog steeds de mogelijkheid dat deze voedingsstoffen via convectie door het ijs kunnen worden getransporteerd, of op andere manieren naar de planeet kunnen worden gebracht, zoals via komeet- en asteroïde-inslagen of atmosferische condensatie.

In het onderzoek werd ook gekeken naar verschillende echte Hycean-wereldkandidaten, en onder hen zijn er drie die opvallen omdat ze goede kansen op bewoonbaarheid hebben.

Hoewel deze drie kandidaten in een baan rond rode dwergsterren draaien – bekend om hun gewelddadige, vijandige zonnevlammen – zijn de sterren van deze planeten relatief rustig. Het zijn TOI-270 d, TOI 1468 c en TOI-732 c (TOI verwijst naar planeten waargenomen door de TESS-ruimtetelescoop).

Elk van deze drie planeten staat gepland voor observatie door James Webb in het tweede jaar van zijn observatie, wat betekent dat we op het punt staan ​​een aantal opwindende nieuwe exoplaneten gedetailleerder te bekijken. De waarneming van K2-18b vorig jaar was nog maar het begin van het Hycean-wereldonderzoek, en dit recente artikel zal astronomen helpen de mogelijke interne structuren van deze werelden in kaart te brengen en het vooruitzicht te bepalen om er leven op te vinden.

Meer informatie: Frances E. Rigby et al, Over de oceaancondities van Hycean Worlds, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.12330

Aangeboden door Universe Today