Planeten zonder sterren zouden manen kunnen hebben die geschikt zijn voor leven.

NOORDWIJK, NEDERLAND — Het leven kan ontstaan op de meest donkere plaatsen, zoals de maan van een planeet die zonder ster door de Melkweg dwaalt.

Het gravitationele touwtrekken tussen een maan en zijn planeet kan ervoor zorgen dat bepaalde satellieten warm genoeg blijven voor de aanwezigheid van vloeibaar water - een cruciale voorwaarde voor het leven. Computer simulaties suggereren nu dat, gegeven de juiste baan en atmosfeer, sommige manen die om rondzwervende planeten draaien meer dan een miljard jaar warm kunnen blijven, meldde astrofysicus Giulia Roccetti op 23 maart tijdens het PLANET-ESLAB 2023 Symposium. Zij en haar collega's rapporteren hun bevindingen ook op 20 maart in het International Journal of Astrobiology.

"Er zijn misschien veel plaatsen in het heelal waar leefbare omstandigheden aanwezig kunnen zijn", zegt Roccetti, werkzaam bij de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Garching, Duitsland. Maar het leven heeft waarschijnlijk ook behoefte aan langetermijnstabiliteit. "Waar we naar op zoek zijn, zijn plaatsen waar deze leefbare omstandigheden honderden miljoenen of miljarden jaren kunnen worden gehandhaafd."

Leefbaarheid en stabiliteit hoeven niet per se van een nabije zon te komen. Astronomen hebben ongeveer 100 sterloze planeten ontdekt, sommige mogelijk gevormd uit gas- en stofwolken zoals sterren, anderen waarschijnlijk uit hun thuiszonnestelsels verdreven (SN: 7/24/17). Computermatige simulaties suggereren dat er net zoveel van deze vrij zwervende planeten kunnen zijn als er sterren zijn in de Melkweg.

Zulke dolende planeten kunnen ook manen hebben - en in 2021 berekenden onderzoekers dat deze manen niet koud en kaal hoeven te zijn.

Tenzij de baan van een maan een perfecte cirkel is, vervormt de gravitationele aantrekkingskracht van zijn planeet deze voortdurend. De daaruit voortvloeiende wrijving binnenin de maan genereert warmte. In ons eigen zonnestelsel verloopt dit proces op manen zoals Enceladus van Saturnus en Europa van Jupiter (SN: 11/6/17; SN: 8/6/20). Een voldoende dikke, warmtevasthoudende atmosfeer, waarschijnlijk gedomineerd door kooldioxide, kan vervolgens het oppervlak warm genoeg houden om water vloeibaar te houden. Dat water kan afkomstig zijn van chemische reacties met de kooldioxide en waterstof in de atmosfeer, die worden veroorzaakt door de impact van hoogenergetische geladen deeltjes uit de ruimte.

Echter, zo'n maan blijft niet voor altijd warm. Dezelfde gravitationele krachten die het opwarmen, vormen ook zijn baan tot een cirkel. Geleidelijk aan vervormt de eb en vloed van de zwaartekracht die de maan voelt hem steeds minder, en neemt de toevoer van wrijvingswarmte af.

In de nieuwe studie voerden Roccetti en haar collega's 8000 computersimulaties uit van een zonachtige ster met drie Jupiter-grote planeten. Deze simulaties toonden aan dat planeten die uit hun zonnestelsel worden verdreven, vaak de ruimte in varen met hun manen erachteraan.

Het team voerde vervolgens simulaties uit van die manen, verondersteld de grootte van de aarde te hebben, die om hun planeten heen draaien langs de baan waarin ze terechtkwamen tijdens de verdrijving. Het doel was om te zien of gravitationele opwarming optrad en of dit lang genoeg aanhield om het ontstaan van leven mogelijk te maken. De aarde werd binnen enkele honderden miljoenen jaren leefbaar, hoewel het vroegste bewijs van levende organismen hier ongeveer 1 miljard jaar na de vorming van de planeet zijn ontstaan (SN: 1/26/18).

Omdat een atmosfeer cruciaal is voor warmtevasthoudendheid, deden het team hun berekeningen met drie alternatieven. Voor manen met een atmosfeer met dezelfde druk als die van de aarde, duurde de potentiële leefbaarheidsperiode hoogstens ongeveer 50 miljoen jaar, ontdekte het team. Maar het kan bijna 300 miljoen jaar duren als de druk in de atmosfeer 10 keer die van de aarde is, en ongeveer 1,6 miljard jaar bij drukken die 10 keer hoger zijn. Die druk kan extreem klinken, maar het komt dichtbij de omstandigheden op de planeten van vergelijkbare grootte zoals Venus.

Warmte en water zijn misschien niet genoeg om levende organismen te laten verschijnen. Manen van vrij zwervende planeten "zullen niet de meest gunstige plaatsen zijn voor het ontstaan ​​van leven," zegt astrofysicus Alex Teachey, van het Institute of Astronomy & Astrophysics van de Academia Sinica in Taipei, Taiwan.

"Ik denk dat sterren, vanwege hun ongelooflijke energie-output en hun levensduur, veel betere energiebronnen voor het leven zullen zijn", zegt Teachey, die zich bezighoudt met manen van exoplaneten. "Een grote open vraag is echter of je zelfs op plaatsen zoals Europa of Enceladus leven kunt starten, zelfs als de omstandigheden goed zijn om het in stand te houden, omdat je bijvoorbeeld geen zonnestraling hebt die het proces van mutatie voor evolutie kan helpen.".

Maar Roccetti - hoewel zelf geen astrobioloog - denkt dat manen van weesplaneten een paar belangrijke voordelen hebben. Ze hebben wat water, maar niet te veel, wat veel astrobiologen een beter startpunt voor leven vinden dan bijvoorbeeld een oceaanwereld. En het niet hebben van een nabije ster betekent dat er geen zonnevlammen zijn, die in veel gevallen de atmosfeer van een anders veelbelovende planeet vernietigen.

"Er zijn veel omgevingen in ons universum die heel anders zijn dan wat we hier op aarde hebben", zegt ze, "en het is belangrijk om ze allemaal te onderzoeken."

Het is onze missie om nauwkeurig en boeiend wetenschappelijk nieuws aan het publiek te leveren. Deze missie is vandaag de dag belangrijker dan ooit.

Als non-profit nieuwsorganisatie kunnen we dit niet zonder jou doen.

Jouw steun stelt ons in staat onze inhoud gratis en toegankelijk te houden voor de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs. Investeer in kwalitatieve wetenschapsjournalistiek door vandaag te doneren.