Гикеианы: миф или реальность водных миров?

Гикеианы — это гипотетические планеты, обычно субнептуны, богатые водой и водородом. Считается, что условия на таких планетах могут быть крайне благоприятными для возникновения жизни. Однако остается вопрос: существуют ли такие миры на самом деле? Недавние исследования показали, что в популярных моделях их формирования не учитывался важный процесс — химическое взаимодействие недр планеты с её «летучей» оболочкой, из-за чего такие планеты могут терять большую часть своей воды.

Интерес к водным субнептунам

Внимание к водным субнептунам значительно возросло после наблюдений экзопланеты K2-18b с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». На этом субнептуне, находящемся в 124 световых годах от Земли, ученые обнаружили большое количество диметилсульфида — вещества, которое в значительных объемах на Земле производят морской фитопланктон и некоторые бактерии. Хотя диметилсульфид может возникать и в геохимических процессах, его концентрация на K2-18b вызвала споры о возможном биологическом происхождении.

Дискуссии вокруг K2-18b

Научное сообщество пока не пришло к единому мнению относительно природы обнаруженных веществ на K2-18b. В 2024 году исследователи предположили, что зафиксированные сигналы могли исходить не от диметилсульфида, а от метана. В августе 2025 года другая группа ученых выдвинула гипотезу, что речь идет о сигналах этилена. Тем временем, новые данные с телескопа «Джеймс Уэбб» в апреле 2025 года вновь показали присутствие продуктов жизнедеятельности бактерий на этой планете, что только подогрело интерес к теме.

Как формируются гикеианы

В спорах о K2-18b часто предполагается, что этот субнептун покрыт океаном воды. Считается, что подобные планеты формируются далеко от своей звезды, за так называемой «снежной линией» — границей в протопланетном диске, за которой температура достаточно низкая, чтобы летучие вещества замерзали в лед. Если такая планета мигрирует ближе к звезде, накопленный лед тает, образуя океан и плотную атмосферу. Такие миры называют гикеианами (от английских слов hydrogen — водород и ocean — океан). По оценкам, вода может составлять до 50% массы таких планет.

Новый взгляд на химические процессы

Авторы нового исследования отмечают, что в традиционных сценариях формирования субнептунов-океанов не учитывался важный фактор — химическое взаимодействие недр и летучей оболочки после формирования планеты. Ученые рассчитали химическое «уравновешивание» 26 компонентов для 248 смоделированных молодых субнептунов и суперземель.

Исследователи предположили, что на раннем этапе формирования такие планеты покрыты глубоким и горячим океаном магмы. Они применили новую модель расчета химических процессов, возникающих при взаимодействии газов атмосферы с металлами и силикатами в магме.

Почему гикеианы могут быть редкостью

Оказалось, что даже субнептуны, где вода составляет до 30% массы, теряют её на этапе океана магмы. Почти все молекулы воды разрушаются в ходе химических реакций: водород и кислород связываются с соединениями металлов и «тонут» в глубинах ядра. В результате содержание воды падает до 1,5% массы планеты.

«Согласно нашим расчетам, не существует далеких миров, покрытых массивным слоем воды, где она составляет около 50% массы планеты, как считалось ранее. Следовательно, существование гикеианов с 10–90% воды маловероятно», — объяснила соавтор исследования Кэролин Дорн, профессор по экзопланетам в Швейцарской высшей технической школе Цюриха.

Альтернативные сценарии

Остается надежда на планеты, сформировавшиеся внутри снежной линии. Такие планеты накапливают меньше летучих соединений, но могут удерживать атмосферу, богатую водой. Однако из-за высокой температуры вода на них не образует океанов на поверхности.

Кто провел исследование

Новое исследование провели ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха совместно с планетологами из Института астрономии общества Макса Планка (Германия) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.