Hycean 世界的宜居性与生物印记

我们研究了一类新的宜居行星，它们由富含水的内部结构和覆盖在富氢大气之下的巨大海洋组成，在此称为 Hycean 世界。Hycean 行星的密度介于岩石质超级地球和更蓬松的迷你海王星之间，可能是搜寻系外行星宜居性的最佳候选者，并且在系外行星族群中可能大量存在。我们研究了 Hycean 行星的整体性质（质量、半径和温度）、宜居潜力以及可观测的生物印记。我们表明，与先前对宜居行星的考虑相比，Hycean 行星可以显著更大，对于10个地球质量（5个地球质量）的行星，其半径可大至2.6个地球半径（2.3个地球半径）。我们构建了 Hycean 宜居带，考虑了从晚M型到类太阳恒星的宿主恒星，并发现它比类地宜居带宽得多。Hycean 宜居带的内边界对应于晚M型矮星高达约500 K的平衡温度，而外边界则不受限制，可延伸至任意大的轨道距离。我们的研究包括潮汐锁定的“暗 Hycean”世界（仅在永久夜面允许宜居条件）和“冷 Hycean”世界（受到的辐照可忽略不计）。最后，我们研究了 Hycean 大气中可能存在的生物印记的可观测性。我们发现，使用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）以适度的观测时间，就可以轻易探测到 Hycean 大气中可能存在的多种痕量陆地生物标志物。我们确定了一个相当大的邻近潜在 Hycean 行星样本，它们可以作为此类观测的理想目标，以搜寻系外行星生物印记。