Гикеандар: су әлемдерінің мифі ме, әлде шындығы ма?

Гикеандар — бұл гипотетикалық, әдетте субнептун типті, су мен сутегіге бай планеталар. Мұндай планеталарда өмірдің пайда болуына өте қолайлы жағдайлар болуы мүмкін деп есептеледі. Алайда басты сұрақ әлі де ашық: осындай әлемдер шынымен бар ма? Жақында жүргізілген зерттеулер олардың қалыптасу модельдерінде маңызды бір процесс — планетаның ішкі қабаттарының «ұшпа» қабығымен химиялық әрекеттесуі ескерілмегенін көрсетті. Осы себепті мұндай планеталар суының көп бөлігін жоғалтуы мүмкін.

Су субнептундарына қызығушылық

Су субнептундарына деген қызығушылық K2-18b экзопланетасын «Джеймс Уэбб» ғарыш телескопымен бақылағаннан кейін күрт артты. Жерден 124 жарық жылы қашықтықта орналасқан бұл субнептунда ғалымдар диметилсульфидтің көп мөлшерін анықтады — Жерде бұл затты негізінен теңіз фитопланктоны мен кейбір бактериялар шығарады. Диметилсульфид геохимиялық процестерде де түзілуі мүмкін, бірақ K2-18b-дегі оның концентрациясы бұл заттың биологиялық шығу тегі туралы пікірталас тудырды.

K2-18b төңірегіндегі пікірталастар

Ғылыми қауымдастық әзірге K2-18b-де табылған заттардың табиғаты туралы ортақ пікірге келген жоқ. 2024 жылы зерттеушілер тіркелген сигналдар диметилсульфидтен емес, метаннан шығуы мүмкін деп болжады. 2025 жылдың тамызында басқа ғалымдар бұл сигналдар этиленнен болуы ықтимал деген гипотеза ұсынды. Ал 2025 жылдың сәуірінде «Джеймс Уэбб» телескопының жаңа деректері бұл планетада бактериялардың тіршілік әрекетінің өнімдері бар екенін тағы көрсетті, бұл тақырыпқа қызығушылықты одан әрі арттырды.

Гикеандар қалай түзіледі

K2-18b туралы пікірталастарда бұл субнептун су мұхитымен жабылған болуы мүмкін деген болжам жиі айтылады. Мұндай планеталар өз жұлдызынан алыс, «қар сызығының» ар жағында — протопланеталық дискіде температура ұшпа заттардың мұзға айналуына жеткілікті төмен болатын аймақта түзіледі деп саналады. Егер мұндай планета жұлдызға жақындаса, жиналған мұзы еріп, мұхит пен тығыз атмосфера түзіледі. Мұндай әлемдер гикеан деп аталады (ағылшын тіліндегі hydrogen — сутегі және ocean — мұхит сөздерінен). Бағалаулар бойынша, мұндай планеталардың массасының 50%-ына дейінін су құрауы мүмкін.

Химиялық процестерге жаңа көзқарас

Жаңа зерттеу авторлары дәстүрлі субнептун-мұхиттарының түзілу сценарийлерінде маңызды фактор — планета қалыптасқаннан кейінгі ішкі қабаттар мен ұшпа қабықтың химиялық әрекеттесуі ескерілмегенін атап өтті. Ғалымдар 248 жас субнептун мен супержер үшін 26 компоненттің химиялық «теңгерімін» есептеді.

Зерттеушілер ерте кезеңде мұндай планеталар ыстық және терең магма мұхитымен жабылған деп болжайды. Олар атмосфералық газдардың магмадағы металлдар мен силикаттармен әрекеттесуінен туындайтын химиялық процестерді есептеудің жаңа моделін қолданды.

Гикеандар неге сирек болуы мүмкін

Тіпті массасының 30%-ына дейін суы бар субнептундар да магма мұхиты кезеңінде судан айырылады екен. Су молекулаларының басым бөлігі химиялық реакциялар барысында ыдырап, сутегі мен оттегі металл қосылыстарымен байланысып, планетаның терең қабаттарына «сіңіп» кетеді. Соның нәтижесінде судың үлесі планета массасының 1,5%-ына дейін төмендейді.

«Біздің есептеулерімізге сәйкес, бұрын ойлағандай, массасының шамамен 50%-ын су құрайтын алыстағы әлемдер жоқ. Сондықтан құрамында 10–90% суы бар гикеандардың болуы екіталай», — деп түсіндірді зерттеу авторы, Цюрихтегі Швейцария Жоғары Техникалық Мектебінің экзопланеталар профессоры Кэролин Дорн.

Баламалы сценарийлер

Үміт қар сызығының ішінде қалыптасқан планеталарда қалуда. Мұндай планеталарда ұшпа қосылыстар аз жиналады, бірақ суға бай атмосфераны ұстап тұра алады. Дегенмен, жоғары температураға байланысты олардың бетінде мұхиттар пайда болмайды.

Зерттеуді кім жүргізді

Жаңа зерттеуді Цюрихтегі Швейцария Жоғары Техникалық Мектебінің ғалымдары Макс Планк атындағы астрономия институтының (Германия) және Лос-Анджелестегі Калифорния университетінің (АҚШ) планетологтарымен бірлесіп жүргізді. Зерттеу нәтижелері The Astrophysical Journal Letters журналында жарияланды.