Księżyce krążące wokół swobodnych egzoplanet mogą być zdatne do życia
Astronomowie odkryli, że księżyce krążące wokół swobodnych egzoplanet mogą posiadać warunki sprzyjające powstaniu życia. Potencjalnie może to wskazywać, że organizmy mogły się rozwinąć w większej liczbie miejsc we Wszechświecie, niż dotychczas sądzono.
.W ramach nowego badania, naukowcy pod kierownictwem Davida Dahlbüddinga z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Giulii Roccetti z ESA, odkryli, że gdyby księżyce krążące wokół swobodnych egzoplanet, posiadałyby gęste, zdominowane przez wodór atmosfery mogłyby zatrzymywać znaczną część ciepła generowanego głęboko w ich wnętrzach przez siły pływowe. Astronomowie przewidują, że wodór mógłby działać jako silny gaz cieplarniany, potencjalnie zapewniając warunki sprzyjające rozwojowi życia nawet przez miliardy lat po wyrzuceniu ich macierzystych planet z ich układów gwiezdnych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Naukowcy odkryli już wiele swobodnych egzoplanet dryfujących w przestrzeni międzygwiazdowej, z których większość została prawdopodobnie wyrzucona ze swoich układów macierzystych w wyniku gwałtownych oddziaływań grawitacyjnych w odległej przeszłości. W wyniku podróży te samotne światy prawdopodobnie stały się niezwykle zimne i ciemne, jednak jak wskazują naukowcy ich księżyce mógł jednak spotkać inny los.
W trakcie wyrzucenia, jak opisują badacze, orbita księżyców mogła stać się silnie wydłużona, co powodowałyby jego rozciąganie i ściskanie przez grawitację planety macierzystej. Podobnie jak w przypadku Europy i Enceladusa w naszym Układzie Słonecznym, te siły pływowe mogłyby generować ogromne ilości ciepła wewnętrznego.
Jeśli atmosfera takiego księżyca byłaby na tyle niestabilna, by gazy mogły się skraplać, większość tego ciepła pływowego po prostu uciekałaby w przestrzeń kosmiczną. Jednak w przypadku atmosfer zdominowanych przez wodór, w których panowałoby znaczne ciśnienie, mogłoby to nie mieć miejsca.
W obecnej atmosferze Ziemi cząsteczki wodoru (proste pary połączonych atomów wodoru) mają niewielki wpływ na ocieplenie, jednak w warunkach wysokiego ciśnienia mogą pochłaniać ciepło dzięki procesowi znanemu jako absorpcja indukowana zderzeniami (collision-induced absorption – CIA). Podczas krótkotrwałych zderzeń cząsteczki wodoru tworzą tymczasowe struktury utrzymywane przez słabe, niekowalencyjne oddziaływania, znane jako supramolekularne kompleksy (supramolecular complexes).
.Jak wskazują naukowcy, kompleksy te znacznie lepiej pochłaniają promieniowanie podczerwone niż wiązania w pojedynczych cząsteczkach wodoru i mogą dorównywać zdolnością absorpcji silnym gazom cieplarnianym, takim jak dwutlenek węgla i metan. Niektóre wcześniejsze badania analizowały, jak duża część energii generowanej wewnątrz księżyca, a nawet nowo powstałych planet, mogłaby być zatrzymywana w gęstej atmosferze wodorowej. Jeśli byłoby to możliwe, takie atmosfery mogłyby się nagrzewać bez kondensacji w większej skali, która stanowiła problem dla wcześniejszych modeli zdominowanych przez dwutlenek węgla.
„Takie egzoksiężyce mogłyby mieć temperatury powierzchniowe wystarczające do utrzymania ciekłej wody bez obecności pobliskiej gwiazdy, co znacząco poszerza możliwości powstania życia we Wszechświecie. Jednak chociaż takie światy mogą zostać wykryte w najbliższej przyszłości, potwierdzenie i analiza ich atmosfer może przez długi czas pozostawać niemożliwa” – mówi Davida Dahlbüddinga z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.
Jak wyjaśniają astronomowie, na razie najlepszym sposobem badania tego rodzaju środowisk jest modelowanie, symulacje te pozwalają śledzić, jak atmosfera i orbita księżyca mogły ewoluować przez miliardy lat po wyrzuceniu jego planety z układu macierzystego.
.Obliczenia astronomów wskazują, że w najgęstszych rozważanych atmosferach zdominowanych przez wodór (osiągających ciśnienie 100 razy większe niż na powierzchni Ziemi) efekt absorpcji indukowanej zderzeniami może sprawiać, że warunki będą wystarczająco ciepłe i stabilne, aby woda mogła występować w stanie ciekłym. W niektórych przypadkach takie sprzyjające życiu warunki mogłyby utrzymywać się nawet przez 4,3 miliarda lat po wyrzuceniu planety macierzystej z jej układu, co jest porównywalne z obecnym wiekiem Ziemi.
Emil Gołoś
