Der er kommet et nyt navn ind i astronomien, nemlig 'hycean-planeter'.

Navnet er en sammentrækning af hydrogen (brint) og ocean. Det er planeter større end Jorden, og som er dækket af hav og med en tæt atmosfære af brint og vanddamp.

Teorien om hycean-planeter er publiceret i The Astrophysical Journal, og navnet er gået viralt, fordi der er mulighed for liv på denne type planeter.

Der er i virkeligheden tale om planeter, man har kendt i flere år, men som først nu har fået en fælles betegnelse. Således har det bedste eksempel på en hycean-planet, K18-b, været kendt siden 2015. 

Fire eller fem typer exoplaneter?

Den inddeling af exoplaneter, vi bruger i dag, omfatter fire hovedtyper:

• Jordlignende
• Superjorde
• Neptun-planeter
• Store gasplaneter (som Jupiter)

Vi har ikke superjorde i vores solsystem. Det er planeter, som er større end Jorden, men ellers er opbygget på stort set samme måde som Jorden. Selvfølgelig er der forskelle – således er tyngdekraften på en superjord større end tyngdekraften på Jorden.

Artiklen i Astrophysical Journal argumenterer for, at det er rimeligt at indføre en femte hovedtype, nemlig hycean-planeter.

'Der er altså ikke tale om en ny opdagelse, men et forsøg på at forbedre den måde, vi inddeler exoplaneter i forskellige typer.

Da vi kommer til at møde navnet hycean mange gange, vil vi give baggrunden for, at det kan være nødvendigt at indføre en ny type exoplanet – en historie, der fortæller meget om, hvordan forskningen i exoplaneter foregår.

Derefter vil vi se på muligheden for liv på Hycean-planeter.

Exoplaneter bliver for indeværende klassificeret i fire forskellige hovedtyper: jordlignende, superjorde, Neptun-planeter og store gasplaneter. (Grafik: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre)

Hvad vi ved om exoplaneter

Vi kender i dag over 4.000 exoplaneter, men vi har kun set nogle ganske få, fordi de er så langt borte.

I næsten alle tilfælde studerer man exoplaneter ved at studere de stjerner, de kredser om.

Overalt kan man finde billeder af exoplaneter, men det er tegninger baseret på modeller og beregninger – men det vil måske ændre sig om 20-30 år, når der bliver opsendt en ny generation af rumteleskoper.

Lige nu har vi kun de data, vi kan hente ved at studere selve stjernerne, men det er nok til at gøre det muligt at inddele exoplaneter i flere typer, hvor så hycean-planeter er det nyeste skud på stammen.

Sådan studerer man exoplaneter

Der er to grundlæggende metoder til at studere exoplaneter:

Ved den ene metode udnytter man, at når en planet kredser om en stjerne, så er stjernen også påvirket af planetens tyngdekraft. Stjernen kommer derved også til at bevæge sig, og i virkeligheden kredser planet og stjerne begge om det fælles tyngdepunkt.

Det ser vi, ved at stjernen bevæger sig frem og tilbage i forhold til os, med en periode der svarer til planetens omløbstid. Denne bevægelse er meget lille, men stor nok til, at man kan måle den ved at se, hvordan spektrallinjerne for stjernen bliver forskudt.

Nu er vi allerede kommet langt. Omløbstiden giver os planetens afstand til stjernen, og ud fra stjernens bevægelse kan man beregne planetens masse.

Det var allerede to størrelser, nemlig planetens masse M og dens omløbstid T - men der er lang vej endnu.

Den anden metode er baseret på, at exoplaneter kan formørke deres stjerner. Det er så lidt, at formørkelserne kun kan observeres ude fra rummet, men de giver en meget vigtig oplysning, nemlig planetens størrelse eller radius R. En stor planet formørker mere end en lille planet.

Og det er ud fra de tre tal, massen M, Radius R og omløbstid T, at astronomerne udvikler deres teorier om exoplaneter – en meget sjælden gang hjulpet af en direkte måling af sammensætningen af en exoplanets atmosfære.

En af metoderne, man kan bruge til at undersøge exoplaneter, er radialhastigheds-metoden. Exoplaneten påvirker også stjernen, så de ender med at kredse om det fælles tyngdepunkt. Hermed komme stjernen skiftevis til at nærme sig (lyset fra stjernen bliver blåforskudt) og fjerne sig (lyset fra stjernen bliver rødforskudt). Det gør det muligt at måle stjernens hastighed og dermed planetens masse. (Grafik: ESO)

Vejen til hycean-planeterne

Hvis man ved hvordan, kan man nu komme meget langt med bare tre tal.

Ud fra radius R kan man beregne planetens rumfang, og så er næste skridt at finde massefylden, som jo er givet ved:

                                                    Massefylde = Masse/Rumfang

Og det er nok ikke for meget sagt, at massefylden er det vigtigste redskab til at studere exoplaneter.

Jorden er en planet af klippe og metal, der har en massefylde på 5,5 gram/cm³. Finder man exoplaneter med en massefylde på 4-6 gram/cm³, er der en god grund til at formode, at planeten har en opbygning som Jorden.

Neptun har en massefylde på 1,6 gram/cm³, og det passer med, at Neptun mest består af is, måske med en lille kerne af klippe og metal.

Desuden er Neptun omgivet af en meget dyb og tæt atmosfære af brint, helium og metan. Neptun har en masse på 17 gange Jordens masse.

Ligner hycean-planeter Jorden eller Neptun?

Nu begynder det at blive interessant, for vi har her taget det første skridt til teorien om hycean-planeter.

Vores solsystem mangler nemlig noget: planeter med en masse mellem Jorden og Neptun, især i området 2-10 jordmasser.

Disse planeter er uhyre almindelige blandt exoplaneter, så det er lidt af et mysterium, hvorfor vi mangler dem.

Men hvad er så disse kloder – ligner de Jorden eller isplaneten Neptun? Svaret skal findes i massefylden.

De mindste af disse kloder med en masse på op til omkring det dobbelte af Jorden har høje massefylder. De anses derfor at være ’superjorde’, større end Jorden, men ellers til at genkende.

De største kloder med masser typisk op mod 10 jordmasser har lave massefylder og anses derfor at ligne Neptun – de kaldes ligefrem for Mini-Neptun-planeter.

De har formodentlig ikke engang en fast overflade, men en atmosfære, hvor trykket kan nå op på tusinder af gange trykket ved Jordens overflade. I praksis vil det derfor være umuligt for os at udforske Neptun-planeter.

Vi kender lige nu til 4.116 exoplaneter, og kun seks af dem har vi ikke været i stand til at klassificere i en hovedgruppe. (Grafik: NASA)

Mød hycean-planeterne

Det ville være meget mærkeligt, om planeter større end Jorden enten var superjorde eller mini-Neptun-planeter.

Der må være nogle mellemtyper, og gradvist begyndte man at finde eksempler på planeter med en mindre massefylde end Jorden, men alligevel for stor en massefylde til at bestå af is som Neptun.

Teoretikere er altid opfindsomme, og gradvist kom man frem til den model, som nu har fået navnet hycean-planeter. 

Massefylden kan bedst forklares, ved at der er tale om en klippeplanet, sandsynligvis med betydelige mængder is.

Hvis planeten så også har en dyb og tæt atmosfære, hvor de mest logiske bestanddele vil være brint, som der er masser af i universet, og vanddamp, så vil den ved formørkelser se større ud, end den i virkeligheden er.

Det vil give en lav værdi af massefylden, og hvis der er meget is, er det også meget logisk at antage, at noget af isen er endt i et ocean.

Som vi kan se nederst i artiklen, har astronomerne god grund til at antage, at hycean-planeter er andet og mere end blot en teori, der er udgivet i et ganske vist meget anerkendt tidsskrift.

Er der liv på hycean-planeter?

Vand anses jo for nøglen til liv, og hvor finder man mere vand end på en hycean-planet, der måske har et ocean, som dækker hele planeten.

Nu ligger det jo lidt tungt med at sende en rumsonde flere hundrede lysår bort for at landsætte en undervandsbåd, som ved selvsyn kunne undersøge, om der er liv i havet.

Men der findes andre metoder, for ifølge teorien har hycean-planeter så dybe og tætte atmosfærer, at vi under særlige forhold kan observere dem.

De særlige forhold er under en formørkelse, hvor lyset fra stjernen skal trænge gennem planetens atmosfære for at nå ned til os

Denne passage vil sætte sig spor i form af spektrallinjer fra de stoffer, som atmosfæren indeholder.

Man vil lede efter de såkaldte biomarkører, som kan være tegn på liv. Og i en atmosfære af brint og vanddamp vil man sikkert også have mulighed for at opdage nogle andre biomarkører end dem, vi kender her fra Jorden.

For os er biomarkører ilt, metan, kvælstofilte, og stoffer som metylklorid og dimetylsulfid, men det vil kræve nogle virkelig store rumteleskoper at tage så gode spektre, at biomarkører kan påvises.

Hycean-planeter befinder sig i den beboelige zone

Hycean-planeter har en anden fordel, nemlig at de ikke er så afhænge af at opholde sig i det, man kalder ’den beboelige zone’ omkring en stjerne.

Det er det område, hvor man på en planet som Jorden kan forvente at finde temperaturer, der tillader flydende have og dermed liv.

Den beboelige zone er det grønne område omkring stjernen. I vores solsystem er Jorden ret tæt på den indre grænse for den beboelige zone. Venus er udenfor, men den er også 480 grader varm. (Grafik: Petigura/UC Berkeley, Howard/UH-Manoa, Marcy/UC Berkeley)

Men Hycean planeter er ikke jordlignende – alene deres dybe og meget tætte atmosfærer adskiller dem fra Jorden. Og så dybe og tætte atmosfærer har også en meget stor drivhuseffekt, så man kunne godt forestille sig hycean- planeter med liv, selv om de kredser i baner langt uden for den beboelige zone, hvor man ellers vil forvente, at der er for koldt.

På den anden side skal disse planeter heller ikke befinde sig for tæt på deres stjerne, for så bliver de alt for varme. Bare de kommer tæt på den ydre grænse for den beboelige zone, kan deres temperatur let komme op på over 200 grader.

Til slut en lille bemærkning. Det kan godt være, at der findes hycean-planeter med liv, og at der er mange af dem.

Men hvis de er helt dækket af vand, skal vi nu ikke vente at finde tekniske civilisationer. Det vil nemlig kræve, at man kan opbygge en teknologi uden brug af ild, og det er sandsynligvis ikke muligt.

Men derfor kan der da godt findes nogle kloge væsener, som opfatter universet på en helt anden måde, end vi gør.