Hycean 世界上的化学条件

传统上，系外行星上生命的搜寻主要集中于岩质系外行星。Hycean 世界是一类具有行星尺度海洋和富 H2 大气的宜居亚海王星。其可能的大小与温度范围宽广，导致宜居带宽泛，且利用凌星光谱进行发现与大气表征的潜力很高。已有十余颗候选 Hycean 行星被确认凌星附近的 M 型矮星，使其成为用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）进行大气表征的有前景目标。在本工作中，我们研究了一个典型 Hycean 世界上可能的化学条件，聚焦于（a）大气的现今与原始分子组成，以及（b）海洋中生命起源与维持所需的生物必需元素清单。基于一系列条件下的光化学与动力学建模，我们讨论了其大气可能的化学演化与可观测的现今组成。特别地，对于还原性的原始条件，早期大气演化会经历一个富含有机分子的阶段，这些分子可为前生物化学提供重要原料。我们研究了将生物必需金属输送至海洋的途径，考虑到缺乏来自岩质表面的风化作用以及海洋与岩质核之间被厚冰幔隔离的困难。基于内部结构建模得到的海洋深度与早期地球海洋的元素估计，我们估算了此类行星对生物必需金属的需求。我们发现，在对撞击历史和大气沉降的合理假设下，并辅以其他稳态源，该需求可以得到满足。我们讨论了 Hycean 世界大气表征的观测前景。