این سیارات به نام «جهانهای هایسیان» (Hycean) شناخته میشوند، که ترکیبی از «هیدروژن» و «دریا» است. این سیارات بیشتر یا کاملاً با اقیانوسها پوشیده شدهاند و جوهای غنی از هیدروژن دارند.
این سیارات جالب هستند چون جوهای آنها به اندازهای دمای آنها را گرم نگه میدارد که آب مایع در خارج از نواحی قابل سکونت سنتی وجود داشته باشد. اگر این سیارات وجود داشته باشند، دانشمندان فکر میکنند که میتوانند کاندیداهای خوبی برای حمایت از زندگی میکروبی باشند.
جهانهای هایسیان فرضی هستند، اما شواهدی وجود دارد که نشان میدهند ممکن است چنین سیاراتی وجود داشته باشند. مأموریت کپلر تعدادی کاندیدا شناسایی کرده و شواهد بنیادی برای وجود آنها ارائه داده است، هرچند که هیچکدام را با قطعیت شناسایی نکرده است.
اخیراً مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نیز از این ایده حمایت کردهاند. این تلسکوپ دیاکسیدکربن و متان را در جو یک سیاره کاندیدای هایسیان به نام K2-18b شناسایی کرده است. هر دو این مولکولها میتوانند نشانههای زیستی زندگی میکروبی در شرایط مشابه به اقیانوسهای زمین باشند.
پژوهش جدیدی که در Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است، به بررسی پتانسیلهای جهانهای هایسیان برای تکامل زندگی و چگونگی وابستگی زندگی به شرایط ترمودینامیکی این سیارات پرداخته است. این تحقیق با عنوان «چشماندازهای تکامل زیستی در جهانهای هایسیان» منتشر شده است و نویسندگان آن امیلی جی میچل و نیکو مدهوسودهان از دانشگاه کمبریج هستند.
«جستجو برای زندگی فرازمینی یکی از بنیادیترین جستجوها در تاریخ بشر است» نویسندگان مینویسند. «یک پیشرفت مهم در این جهت، احتمال وجود جهانهای هایسیان است که تعداد سیارات قابل سکونت را افزایش میدهد و همچنین امکان شناسایی نشانههای زیستی در جوهای آنها را فراهم میآورد.»
تحقیقات نشان میدهند که جهانهای هایسیان میتوانند شرایط شیمیایی و ترمودینامیکی لازم برای پایداری زندگی میکروبی در اقیانوسهای خود را فراهم کنند. در این تحقیق، نویسندگان از نظریه متابولیک بومشناسی (MTE) برای بررسی چگونگی تکامل زندگی ساده در جهانهای هایسیان تحت شرایط دمایی مختلف استفاده کردهاند. به طور ساده، نظریه MTE میگوید که نرخ متابولیک یک ارگانیسم برای پایداری و شکوفایی آن ضروری است. این نظریه به فرآیندهای فردی و فرآیندهای جمعیتی و جامعهای اعمال میشود. یکی از مفاهیم کلیدی در MTE این است که دما تأثیر زیادی بر نرخهای متابولیکی دارد.
مطالعات قبلی نشان میدهند که وقتی دما در یک محیط قابل سکونت افزایش مییابد، فعالیتهای بیولوژیکی نیز تا حدی افزایش مییابند. در این تحقیق، میچل و مدهوسودهان بررسی کردهاند که چگونه دماهای سطح اقیانوس تأثیر میگذارند بر زندگیهای تکسلولی شبیه به زمین و مدت زمانی که طول میکشد تا این موجودات در جهانهای هایسیان به وجود آیند. آنها همچنین بررسی کردهاند که چگونه دماهای مختلف بر قابلیت شناسایی نشانههای زیستی تأثیر میگذارند.
این تحقیق تأثیرات قابل مشاهدهای برای نشانههای زیستی برجسته در این سیارات دارد، با توجه به اینکه فیتوپلانکتونهای تکسلولی منبع اصلی بیومارکرها در جو زمین هستند، مانند دیمتیل سولفاید، که ممکن است در جوهای هایسیان قابل مشاهده باشد.
محققان تمرکز خود را بر چند گروه اصلی فیتوپلانکتون که در زمین فراوان هستند و گازهای نشانه زیستی در جو آن تولید میکنند، قرار دادهاند. از جمله این گروهها میتوان به سیانوباکتریها (جلبکهای سبزآبی)، متانوکاکسیا (یک متانوژن) و دیاتومها اشاره کرد که هر ساله تا ۵۰٪ اکسیژن زمین را تولید میکنند. آنها توجه ویژهای به آکویفیکوتا داشتهاند.
آکویفیکوتا یک شاخه از باکتریها است که به یک جنس اولیه در این گروه به نام آکویفیکس نسبت داده میشود. اعضای این گروه در آبهای شیرین و اقیانوسها یافت میشوند و میتوانند از طریق اکسیداسیون هیدروژن آب تولید کنند.
محققان نشان دادهاند که حتی تغییرات جزئی در دمای سطح اقیانوسهای زمین در مقایسه با دمای سطح در مقیاسهای زمانی تکاملی به طور قابل توجهی زمان پیدایش و نرخهای تکامل گونههای مهم زندگی ساده را تغییر میدهند. آنها همچنین نشان دادهاند که دماهای بالاتر میتوانند نرخ تکامل را تسریع کنند و گروههای کلیدی تکسلولی مانند آرکها و باکتریها میتوانند در حدود ۱.۳ میلیارد سال پس از پیدایش زندگی ظاهر شوند.
در نهایت، این تحقیق نشان میدهد که اگر جهانهای هایسیان وجود داشته باشند، ممکن است آنها در مقیاسهای زمانی کوتاهتری از زمین پر از زندگی باشند.
