在寻找潜在宜居世界时，天文学家一直关注绕日太阳运行的类地行星。这些岩石世界与地球的半径和质量相似，并且必须足够温暖，以便液态水能够在表面存在。
尽管天文学家已经发现了一些有希望的候选者——例如 Trappist-1d 或 Proxima Centauri b，它们都绕着附近的恒星运行——但必要条件非常苛刻，这极大地限制了它们的数量。
现在，英国剑桥大学的 Nikku Madhusudhan 和同事们确定了一个全新的宜居行星类别，这些行星可能比类地行星丰富得多，而且更容易研究。
这些新的候选者是比地球大但比海王星小的海洋世界，并被富含氢的大气层包裹。至关重要的是，它们表面的温度必须允许液态水流动，所以在这一点上它们与地球相似。
Hycean 世界
Madhusudhan 和同事们将这些世界称为“Hycean”，这是“hydrogen”（氢）和“ocean”（海洋）的组合词。他们说，这些世界可以拥有比地球大 2.6 倍的半径，质量可达地球的十倍。这比以前考虑过宜居的任何行星都要大得多。
研究人员还研究了 Hycean 宜居带——行星与母星之间的距离范围，该范围允许液态水在表面存在。结果表明，Hycean 宜居带比类地行星的宜居带要大得多。
这部分是因为这些行星的平衡温度可以高达 500 开尔文，远高于类地行星。在这些条件下，如果行星被潮汐锁定，一侧始终面向太阳，液态水就可以存在。在这种情况下，行星的一半将过于炎热而无法维持生命，而另一半则可能温和。
宜居带更宽的另一个原因是“寒冷”的 Hycean 世界可以通过其内部加热来维持液态水。这类行星几乎不需要母星的辐射，因此可以绕着遥远的距离运行。“我们的研究表明，Hycean 行星的[宜居带]比类地[宜居带]宽得多，”他们说。
外星生命印迹
如果这些行星能够维持生命，一个重要的问题是它们是否会显示可测量的生命印迹。Madhusudhan 和同事们详细研究了这个问题，并表示地球上的主要生命印迹，如氧气、臭氧和甲烷，很可能在 Hycean 世界中由与生命无关的过程产生。因此，它们不能被视为这些世界的生命印迹。
然而，地球上的代谢过程会产生一些次级化合物，这些化合物在富含氢的大气中可能更容易被检测到。这些包括二甲硫醚 (DMS)、二甲基二硫醚 (DMDS)、甲硫醇 (CH3SH) 和羰基硫 (OCS)。
更重要的是，由于 Hycean 世界比类地行星更大，因此研究它们应该更容易。天文学家已经发现了一些候选者，例如 K2-18 b，这是一颗质量约为地球 8 倍的系外行星，它绕着一颗约 124 光年外的红矮星运行。这颗行星已经被詹姆斯·韦伯太空望远镜（哈勃的替代者，将于今年晚些时候发射）锁定进行研究。
Madhusudhan 和同事们表示，这项调查很有前景。“我们预测，K2-18 b（一颗候选 Hycean 行星）已获批的 JWST 第一个周期观测，如果这些生物标记物以本研究考虑的量存在，将能够探测到它们，”他们说。
因此，如果 K2-18 b 和其他 Hycean 世界显示出生命印迹，我们可能在未来几年内看到宇宙中其他地方生命的第一个迹象。希望詹姆斯·韦伯太空望远镜在未来几个月能够顺利发射。
参考：Hycean 世界的宜居性和生命印迹：arxiv.org/abs/2108.10888
