Екзопланета, обикаляща около звезда джудже на 124 светлинни години от Земята, влезе в заглавията на световните медии през април 2025 г.

Изследователи от университета в Кеймбридж съобщиха, че планетата K2-18b може да е морски свят с дълбок, глобален океан, гъмжащ от живот.

Ново проучване обаче показва, че така наречените суб-Нептуни като K2-18b е малко вероятно да бъдат светове, доминирани от вода. И че условията там далеч не са благоприятни за живот.

„Водата на планетите е много по-ограничена, отколкото се смяташе досега“, отбелязва Каролин Дорн, професор по екзопланети в ETH Zurich.

Проучването е проведено под ръководството на ETH Zurich, в сътрудничество с изследователи от Института за астрономия „Макс Планк“ в Хайделберг и Калифорнийския университет в Лос Анджелиспише ScienceDaily.

K2-18b е по-голяма от Земята, но по-малка от Нептун.

Това я поставя в клас планети, които не съществуват в нашата слънчева система.

Наблюденията показват, че те са често срещани в Космоса.

Някои от тези суб-Нептуни вероятно са се формирали далеч от централната си звезда, отвъд така наречената „снежна линия“. Там, където водата замръзва в лед, и по-късно са мигрирали навътре.

Досега се предполагаше, че някои от тези планети са успели да натрупат особено големи количества вода по време на формирането си. И сега притежават дълбоки, глобални океани под богата на водород атмосфера.

Експертите наричат тези планети „хайсийски“ (Hycean): комбинация от „водород“ (hydrogen) и „океан“ (ocean).

Отчитане на химията

„Нашите изчисления показват, че този сценарий не е възможен“, казва Дорн.

Това е така, защото основна слабост на предишни проучвания е, че те пренебрегват всякаква химическа връзка между атмосферата и вътрешността на планетата.

„Сега взехме предвид взаимодействията между вътрешността на планетата и нейната атмосфера“, обяснява Аарън Верлен, изследовател в екипа на Дорн.

Изследователите предполагат, че в ранен етап от формирането си суб-Нептуните са преминали през фаза, в която са били покрити от дълбок, горещ океан от магма.

Обвивка от водороден газ е гарантирала поддържането на тази фаза в продължение на милиони години.

„В нашето проучване изследвахме как химическите взаимодействия между магмените океани и атмосферите влияят на водното съдържание на младите суб-Нептунови екзопланети“, казва Верлен.

За целта изследователите са използвали съществуващ модел, който описва планетарната еволюция за определен период от време.

Те го комбинират с нов модел, който изчислява химичните процеси, протичащи между газа в атмосферата и металите и силикатите в магмата.

Водата изчезва във вътрешността

Изследователите са изчислили състоянието на химическо равновесие на 26 различни компонента за общо 248 моделни планети.

Компютърните симулации показват, че химичните процеси унищожават повечето водни молекули H2O.

Водородът (H) и кислородът (O) се свързват с метални съединения и те до голяма степен изчезват в ядрото на планетата.

Въпреки че точността на подобни изчисления има известни ограничения, изследователите са убедени в резултатите.

„Ние се фокусираме върху основните тенденции и ясно виждаме в симулациите, че планетите имат много по-малко вода, отколкото първоначално са натрупали“, обяснява Верлен.

„Водата, която действително остава на повърхността като H2O, е ограничена до най-много няколко процента.“

В по-ранна публикация групата на Дорн вече успя да покаже как по-голямата част от водата на една планета се скрива във вътрешността ѝ.

„В настоящото проучване анализирахме колко вода има общо на тези суб-Нептуни“, обяснява изследователката.

„Според изчисленията няма далечни светове с масивни водни слоеве, където водата съставлява около 50 процента от масата на планетата, както се смяташе преди. Следователно хайсийските светове с 10-90 процента вода са много малко вероятни.“

Това прави търсенето на извънземен живот по-трудно от очакваното.

Условия, благоприятни за живот, с достатъчно течна вода на повърхността, вероятно съществуват само на по-малки планети. Те вероятно ще могат да бъдат наблюдавани само с обсерватории, дори по-добри от космическия телескоп James Webb.

Земята не е специален случай

Дорн намира ролята на нашата Земя за особено вълнуваща в светлината на новите изчисления, които показват, че повечето далечни планети имат сходно водно съдържание с нашата.

„Земята може да не е толкова необикновена, колкото си мислим. В нашето проучване поне тя изглежда като типична планета“, казва тя.

Изследователите са били изненадани и от една на пръв поглед парадоксална разлика. Планетите с най-богати на вода атмосфери не са тези, които са натрупали най-много лед отвъд снежната линия, а по-скоро планети, формирали се вътре в нея.

На тези планети водата не е дошла от ледени кристали, а е произведена по химичен път, когато водородът в планетарната атмосфера е реагирал с кислород от силикатите в магмения океан, за да образува молекули H2O.

„Тези открития оспорват класическата връзка между богатото на лед формиране и богатите на вода атмосфери. Вместо това те подчертават доминиращата роля на равновесието между магмения океан и атмосферата при оформянето на планетарния състав“, заключава Верлен.

Това ще има далечни последици за теориите за формирането на планети и за тълкуването на атмосферите на екзопланети в ерата на телескопа James Webb.