Mi is az a “hycean” világ?
Az életjelek – úgynevezett bioszignátumok – metil-halid vegyületek formájában jelenhetnek meg, amelyeket a Földön bizonyos baktériumok és óceáni algák termelnek. “Egy Föld-típusú bolygón a légköri zajok és a teleszkóp korlátai megnehezítik a bioszignátumok észlelését, míg a hycean bolygók sokkal tisztább jeleket kínálnak,” magyarázta Eddie Schwieterman, a Kaliforniai Egyetem asztrobiológusa.
A “hycean” kifejezés a “hydrogen” (hidrogén) és az “ocean” (óceán) szavak összeolvasztásából származik, és 2021-ben alkotta meg Nikku Madhusudhan, a Cambridge Egyetem bolygókutatója. Ezek a világok vörös törpecsillagok körül keringenek, és az egyik legjobb példa rájuk a K2-18b bolygó. Ez az úgynevezett “szub-neptunusz” típusú exobolygó egy vörös törpecsillag lakhatósági zónájában található, 124 fényévre a Földtől, az Oroszlán csillagképben.
A Hubble Űrteleszkóp 2019-ben vízpárát mutatott ki a K2-18b légkörében, majd a James Webb Űrteleszkóp később megerősítette a szén-dioxid és a metán jelenlétét, valamint a szén-monoxid és ammónia hiányát – pontosan ahogyan azt a hycean bolygók hipotézise előre megjósolta. Sőt, jelek utalnak rá, hogy a légkörben dimetil-szulfid is jelen lehet, amelyet a Földön kizárólag az óceáni planktonok termelnek, bár ezt az eredményt még vitatják.
Könnyebb észlelni, mint a földi oxigént
A Kaliforniai Egyetem és az ETH Zürich kutatói azt állítják, hogy a metil-halidok – melyeket földi mikrobiális óceáni életformák termelnek – olyan bioszignátumokat alkothatnak egy hycean világ légkörében, amelyek könnyebben észlelhetők, mint az oxigén egy Föld-típusú bolygó esetében.
“Az oxigén jelenleg nehezen – vagy egyáltalán nem – észlelhető egy Föld-szerű bolygón,” mondta Michaela Leung, a tanulmány vezető szerzője. “Viszont a metil-halidok a hycean világokon egyedülálló lehetőséget nyújtanak a jelenlegi technológiával történő detektálásra.”
A metil-halidok olyan molekulák, amelyek egy szénatomot, három hidrogénatomot és egy halogénatomot (például bróm, klór vagy fluor) tartalmaznak. A Földön ezek elsősorban élőlények által termelődnek, de nem bőségesek a bolygónk légkörében.
Kevesebb távcsőidő, gyorsabb felfedezés
Viszont a hycean világokon egészen más feltételek uralkodhatnak. Leung csapata úgy véli, hogy ilyen környezetben a metil-halidok nagy mennyiségben halmozódhatnak fel a légkörben. Ezeknek az anyagoknak erős elnyelési jellemzőik vannak az infravörös fény tartományában, pontosan azokon a hullámhosszakon, amelyekre a James Webb Űrteleszkóp tervezték.
“A metil-halidok keresése egyik nagy előnye, hogy akár 13 óra alatt is kimutathatóak a James Webb használatával. Ez jóval kevesebb idő, mint amennyire más gázok – például oxigén vagy metán – észleléséhez lenne szükség,” tette hozzá Leung. “Kevesebb távcsőidő pedig olcsóbb kutatást jelent.”
Feltételezések és lehetőségek
Leung csapatának elméletével kapcsolatban azonban két jelentős kérdés is felmerül. Az egyik, hogy egyelőre nem tudjuk, léteznek-e egyáltalán hycean világok. Ezek pusztán elméleti lehetőségként merültek fel bizonyos szub-neptunusz típusú bolygók tulajdonságainak magyarázatára, amelyek alacsony sűrűsége vastag hidrogénlégkörre és mély folyékony óceánokra utalhat. Egy ilyen világ hidrogénburkolata alatt közvetlenül megfigyelni egy óceánt azonban jelenleg nem lehetséges.
A másik kérdés, hogy nem tudjuk, lakhatóak-e ezek az óceánok. Egy hycean világ rendkívül forró lehet, és bár a hidrogénburok megakadályozná az óceán elpárolgását, a körülmények így is túl szélsőségesek lehetnek az ismert életformák számára. Mindazonáltal a metil-halidok sikeres észlelése egy feltételezett hycean bolygó légkörében jelentős bizonyíték lenne arra, hogy az adott világ mély óceánjában élet lehet.
Ha valóban létezne élet egy ilyen világon, annak hidrogént kellene lélegeznie, mivel nem lenne oxigén. “Ezek a mikrobák anaerobok lennének,” mondta Schwieterman. “Egy egészen más környezethez alkalmazkodnának, amelyet nehéz elképzelnünk, de valószínű, hogy ezeknek a gázoknak a kibocsátása az anyagcseréjük következménye lenne.”
Mivel a vörös törpecsillagok a Tejútrendszer csillagainak körülbelül háromnegyedét teszik ki, sokkal több lakható hycean világ létezhet az univerzumban, mint Föld-szerű bolygó. Leung csapatának kutatása 2023. március 11-én jelent meg a The Astrophysical Journal-ban.
