Pode haver um tipo de exoplaneta sem terra seca. Eles são chamados de Worlds “Hycean”, um portmanteau de “hidrogênio” e “oceano”. Eles são principalmente ou totalmente cobertos de oceanos e têm atmosferas espessas de hidrogênio.
Eles são intrigantes porque suas atmosferas os mantêm quentes o suficiente para ter água líquida fora das zonas habitáveis tradicionais. Se eles existem, os cientistas pensam que são bons candidatos para apoiar a vida microbiana.
Os mundos Hycean são hipotéticos, mas existem evidências de que eles existem. A missão Kepler detectou muitos candidatos e forneceu evidências fundamentais para sua existência. No entanto, não detectou nenhum com certeza.
Mais recentemente, as observações do JWST também apoiaram a idéia. O telescópio espacial detectou dióxido de carbono e metano na atmosfera de um mundo candidato Hycean chamado K2-18b. Ambas as moléculas podem ser bios -assinaturas da vida microbiana em condições semelhantes aos oceanos da Terra.
Novas pesquisas publicadas nos avisos mensais da Royal Astronomical Society examinam os potenciais mundos hyceans que se mantêm para a evolução da vida e como a vida pode depender das condições termodinâmicas desses mundos. É intitulado “Perspectivas de evolução biológica em mundos hyceanos. ” Os autores são Emily G Mitchell e Nikku Madhusudhan, ambos da Universidade de Cambridge.
“A busca por vida extraterrestre é uma das missões mais fundamentais da história humana”, escrevem os autores. “Um importante desenvolvimento recente nessa direção é a possibilidade de mundos Hycean, que aumentam o número de planetas potencialmente habitáveis e a capacidade de detectar bios -assinaturas em suas atmosferas”.
Pesquisas mostram que os mundos Hycean podem fornecer as condições químicas e termodinâmicas necessárias para que a vida microbiana persista em seus oceanos. Nesta pesquisa, os autores usaram o teoria metabólica da ecologia (MTE) Explorar como a vida simples pode evoluir nos mundos Hycean sob diferentes condições de temperatura. Em termos simples, a MTE diz que a taxa metabólica de um organismo é fundamental para sua capacidade de persistir e prosperar. Aplica -se a processos individuais e processos comunitários e populacionais. Uma idéia essencial por trás do MTE é que a temperatura influencia fortemente as taxas metabólicas.
Estudos anteriores mostram que, quando as temperaturas em um ambiente habitável aumentam, a atividade biológica aumenta até certo ponto. Nesta pesquisa, Mitchell e Madhusudhan investigam como as temperaturas da superfície oceânica afetam a vida de célula única do tipo Terra e quanto tempo leva para se originar nos mundos Hycean. Eles também exploram como as diferentes temperaturas afetam a detectabilidade das bios -assinaturas.
“Este trabalho, por sua vez, tem consequências observáveis para bios -assinaturas proeminentes em tais planetas, considerando que o fitoplâncton unicelular é uma importante fonte de biomarcadores -chave na atmosfera da Terra, como o sulfato de dimetil, que pode ser observável em atmosferas hechanas”, os pesquisadores escrevem, escrevem em seu artigo.
O sulfeto de dimetil está fortemente ligado ao fitoplâncton e tem uma assinatura espectral única que o JWST pode detectar em atmosferas de exoplanetas.
Os pesquisadores se concentraram em vários grupos de fitoplâncton importantes que são abundantes na Terra e produzem gases de biosseignatura em sua atmosfera. Entre eles estão as cianobactérias (algas verde-azuladas), metanococccea (um metanogênio) e diatomáceasque gera até 50% do oxigênio da Terra a cada ano. Eles prestaram atenção especial a Aquificado.
Aquificota é um filo de bactérias nomeado em homenagem a um gênero precoce no aquíforo do grupo. Seus membros são encontrados em água doce e oceanos e podem produzir água oxidando o hidrogênio.
“Para ilustrar como as taxas evolutivas mudam com a temperatura em relação às escalas de tempo planetárias, calculamos as taxas evolutivas para um exemplo de organismo (Aquifix) nos últimos 4,3 bilhões de anos”, afirma o artigo. Eles usaram o Aquifix porque é um análogo forte para parte da primeira vida da Terra.
Os pesquisadores mostraram que mesmo as mudanças marginais na temperatura da superfície do oceano da Terra em comparação com a temperatura da superfície em relação ao tempo evolutiva alteram significativamente o tempo de originação e as taxas evolutivas de espécies importantes de vida simples. “Por exemplo, um aumento de 10 K em relação à Terra
leva a taxas evolutivas que são mais duas vezes mais rápidas, enquanto uma diminuição de 10 K pela metade ”, explica os autores.
Eles descobriram que os oceanos mais quentes podem acelerar a taxa de evolução, permitindo que grupos unicelulares -chave como Archaea e Bactérias apareçam já 1,3 bilhão de anos após a origem da vida. Isso indica que temperaturas mais altas geram uma progressão mais rápida para a vida complexa. “Essa taxa aumentada tem um impacto significativo nos tempos de originação dos grupos unicelulares, de modo que, para um aumento de 10k de temperatura da superfície, todos os principais grupos tenham se originado em 1,19 Gyr após a origem da vida (OLL) e todo o fitoplâncton-chave Grupos por 1,28 Gyr ”, escrevem os autores.
A temperatura em +10 K e o azul indica diminuição da temperatura em -10 K. “Descobrimos que um aumento na temperatura da superfície de 10k resulta em todos os grupos fitoplâncton originários com 1,3 Gyr da OOL”, explicam os autores. As cianobactérias parecem particularmente cedo, apenas 0,25 bilhão de anos após a origem da vida. Crédito da imagem: Mitchell e Madhusudhan 2025.
O inverso também é verdadeiro. Os pesquisadores descobriram que as temperaturas mais baixas atrasam o aparecimento das principais formas de vida em até vários bilhões de anos. Isso pode significar que a vida complexa leva mais tempo para aparecer. “Por outro lado, uma diminuição de 10K da temperatura mediana da superfície limita severamente as taxas de originação, de modo que, em 4 Gyr após a ool, apenas bactérias e archaea terão evoluído, mas não a fotossíntese ou eucariotos oxigênicos”, escrevem os autores.
Nesse caso, isso também afetaria o aparecimento de bios -assinaturas observáveis e sua intensidade e facilidade de detecção.
Uma de suas descobertas centrais é que apenas uma gama marginal de condições ambientais permite uma grande gama de taxas evolutivas e tempos de originação. “Primeiro, dada a ampla gama de possíveis condições atmosféricas nos mundos Hycean, uma diversidade igualmente ampla na vida microbiana poderia ser esperada”, escrevem eles. “Em particular, a origem de Novo clades Em mundos hyceanos quentes podem acontecer significativamente mais rápido do que na Terra. ”
Se houver mundos Hycean, esta pesquisa sugere que eles poderiam estar “ondulando com a vida”, como Carl Sagan colocou, em escalas de tempo mais curtas que a Terra.
Pensa -se que os mundos do candidato Hycean que conhecemos tenham oceanos mais quentes que a Terra. Portanto, por extensão, o candidato Hycean World K2-18 B, que tem apenas 2,4 bilhões de anos, pode ter as condições necessárias para originar e sustentar grupos unicelulares-chave. Isso significa que, e outros gostam, são bons alvos na busca de biosignaturas.
Os autores oferecem algumas advertências para seus resultados. Eles consideraram apenas uma faixa bastante estreita de temperatura e condições físicas baseadas na Terra. Na realidade, planetas extraterrestres habitáveis podem exibir uma faixa muito mais ampla. “Trabalhos futuros nessa direção podem explorar uma série de outras condições, incluindo o efeito da gravidade, pressão, maiores variações de temperatura e outros fatores ambientais”, escrevem os pesquisadores em sua conclusão.
Não sabemos se os mundos Hycean são reais. Alguns cientistas pensam que suas atmosferas ricas em hidrogênio podem ser instáveis. Também há preocupações sobre a exposição à radiação que inibe a vida e a química atmosférica trabalhando contra processos bioquímicos. As vias de formação para esses mundos também não são claras, assim como os mecanismos para gerar e sustentar suas atmosferas.
No entanto, se existirem, este estudo deixa uma coisa clara: para diferentes temperaturas da superfície, um planeta quente pode ter uma biosfera mais complexa em uma idade relativamente jovem, e um mais frio pode ter uma biosfera mais simples em idade posterior.
No final, não estamos viajando para nenhum desses mundos; portanto, detectar biosignidades é o nome do jogo.
“Tais biosferas com níveis variados de complexidade podem afetar a detectabilidade da vida nelas, de modo que os planetas mais quentes tenham o potencial de mostrar fortes biosignidades atmosféricas”, concluem os pesquisadores.
