Субнептуны не являются водными мирами: новое исследование ставит под сомнение существование Гицеанских планет
Экзопланета, вращающаяся вокруг карликовой звезды в 124 световых годах от Земли, стала заголовками мировых новостей в апреле 2025 года. Исследователи из Кембриджского университета заявили, что планета K2-18b может быть океаническим миром с глубоким глобальным океаном, кишащим жизнью.
Однако новое исследование показывает, что так называемые субнептуны, такие как K2-18b, вряд ли являются водными мирами, а условия на них далеки от пригодных для жизни.
«Вода на планетах встречается значительно реже, чем считалось ранее», — отмечает Каролин Дорн, профессор, изучающая экзопланеты в ETH Zurich.
Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Исследование проводилось под руководством ETH Zurich в сотрудничестве с коллегами из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. K2-18b крупнее Земли, но меньше Нептуна, что относит её к классу планет, отсутствующих в Солнечной системе. Однако наблюдения показывают, что такие субнептуны распространены в космосе. Некоторые из них предположительно сформировались далеко от своих звёзд, за так называемой «снеговой линией», где вода превращается в лёд, а затем мигрировали ближе.
Ранее считалось, что часть этих планет могла накопить огромные объёмы воды во время формирования и теперь скрывает глубокие океаны под водородной атмосферой. Эксперты называли их Гицеанскими планетами (от слов «водород» и «океан»).
Учет химических процессов
«Наши расчёты показывают, что такой сценарий невозможен», — говорит Дорн. По её словам, предыдущие исследования игнорировали химическое взаимодействие между атмосферой и недрами планеты. «Теперь мы учли эти процессы», — объясняет Аарон Верлен, ведущий автор исследования из группы Дорн.
Учёные предполагают, что на ранних этапах формирования субнептуны пережили фазу, когда были покрыты раскалённым океаном магмы. Слой водородного газа поддерживал это состояние миллионы лет.
«Мы изучили, как химические реакции между магматическими океанами и атмосферой влияют на содержание воды у молодых субнептунов», — говорит Верлен.
Используя модель эволюции планет и новую систему расчёта химических процессов, исследователи проанализировали равновесие 26 компонентов для 248 моделей планет. Результаты показали, что большая часть молекул H2O разрушается: водород и кислород связываются с металлами и «погружаются» в ядро планеты.
Даже с учётом погрешностей, авторы уверены в выводах: «Планеты содержат гораздо меньше воды, чем предполагалось. Лишь несколько процентов H2O остаётся на поверхности», — подчёркивает Верлен.
В предыдущей работе группа Дорн показала, что большая часть воды скрыта в недрах планет. Новое исследование подтвердило, что водные миры с 10–90% воды (Гицеанские) — маловероятны. Это усложняет поиск внеземной жизни: условия, пригодные для неё, вероятно, существуют только на более мелких планетах, для наблюдения за которыми потребуются телескопы мощнее James Webb.
Земля — не исключение
Дорн обращает внимание на сходство Земли с другими планетами: «Земля может быть не столь уникальна. Согласно нашим данным, это типичная планета».
Парадоксально, но самые «водные» атмосферы обнаружены не у планет, сформированных за снеговой линией, а у тех, что возникли ближе к звезде. Здесь вода образуется химически: водород из атмосферы взаимодействует с кислородом силикатов в магматическом океане.
«Это меняет классическое представление о связи льда и воды в атмосферах. Ключевую роль играет равновесие между магмой и атмосферой», — заключает Верлен.
Результаты исследования бросают вызов теориям формирования планет и повлияют на интерпретацию данных с телескопа James Webb.
Перспективы исследований
Эти результаты открывают новые направления для изучения формирования экзопланет. Учёные планируют создать усовершенствованные модели, учитывающие динамику атмосферы и тектонические процессы в мантии. Кроме того, ожидается, что запуск телескопов нового поколения, таких как PLATO и ARIEL, позволит точно определить состав атмосфер субнептунов. Это поможет проверить гипотезу о доминирующей роли химических взаимодействий.
Недавние наблюдения за экзопланетой TOI-270d, также относящейся к классу субнептунов, показали следы водяного пара в атмосфере. Однако, согласно новому исследованию, даже его наличие не гарантирует существование океанов. «Вода может быть лишь тонким слоем, быстро поглощаемым породами», — комментирует Дорн. Учёные настаивают: будущие миссии должны фокусироваться на каменистых планетах земного типа, где шансы обнаружить жизнь значительно выше.
Реакция научного сообщества неоднозначна. Некоторые астробиологи считают выводы поспешными: «Модели всё ещё не учитывают все переменные, такие как вулканическая активность или фотохимические реакции», — заявил доктор Эван Стоун из MIT. Тем не менее, ясно одно: поиск обитаемых миров становится сложнее, но не теряет актуальности.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
