Planety bez gwiazd mogą mieć księżyce odpowiednie dla życia.

NOORDWIJK, HOLANDIA — Życie może powstać w najciemniejszym z miejsc: na księżycu planety wędrującej po galaktyce bez gwiazdy.

Grawitacyjna rywalizacja między księżycem i jego planetą może utrzymać niektóre satelity na tyle ciepłych, żeby tam istniała płynna woda - warunek uważany powszechnie za niezbędny do życia. Teraz symulacje komputerowe sugerują, że ​​pod odpowiednią orbitą i atmosferą, niektóre księżyce krążące wokół planety samych w sobie mających planet mogą pozostać ciepłe przez ponad miliard lat, donosi astrofizyk Giulia Roccetti 23 marca podczas Sympozjum PLANET-ESLAB 2023. Ona i jej koledzy również publikują swoje wyniki 20 marca w International Journal of Astrobiology.

"Na całym wszechświecie może być wiele miejsc, w których warunki życia mogą występować" - mówi Roccetti ze Europejskiego Obserwatorium Południowego w Garching w Niemczech. Ale życie przypuszczalnie potrzebuje również długotrwałej stabilności. "Szukamy miejsc, gdzie te warunki życia mogą być utrzymywane przez setki milionów lub miliardy lat".

Miejsca zamieszkalne i stabilność niekoniecznie muszą pochodzić od pobliskiej gwiazdy. Astronomowie dostrzegli około 100 planet bezgwiazdowych, niektóre możliwe do powstania z chmur gazu i pyłu tak, jak powstają gwiazdy, inne prawdopodobnie wyrzucone ze swoich domowych systemów słonecznych (SN: 7/24/17). Symulacje komputerowe sugerują, że może być tak wiele tych wolno latających planet, ile gwiazd jest w galaktyce.

Takie osierocone planety mogą także mieć księżyce - w 2021 roku naukowcy obliczyli, że te księżyce nie muszą być zimnymi i bezżyznymi miejscami.

O ile orbita księżyca nie jest idealnym kołem, ciągłe odkształcanie się wpłynięte przez siłę grawitacyjną swojej planety generuje ciepło. W naszym własnym Układzie Słonecznym ten proces zachodzi na księżycach takich jak Enceladus Saturna i Europa Jowisza. Wystarczająco gruba, pułapem ciepła zatrzymująca atmosfera, prawdopodobnie zdominowana przez dwutlenek węgla, może utrzymać powierzchnię na tyle ciepłą, żeby woda pozostała płynna. Woda ta może pochodzić z reakcji chemicznych z dwutlenkiem węgla i wodorem w atmosferze, zainicjowanych przez uderzenia cząstek o dużych prędkościach z przestrzeni kosmicznej.

Ale taki księżyc nie pozostanie ciepły na zawsze. Te same siły grawitacyjne, które go podgrzewają, również kształtują jego orbitę w kierunku koła. Stopniowo, odpływanie i falowanie grawitacji odczuwane przez księżyc kształtuje go coraz mniej i mniej, a podaż ciepła tarcia maleje.

W nowym badaniu Roccetti i jej koledzy przeprowadzili 8000 symulacji komputerowych słonecznej gwiazdy z trzema planetami wielkości Jowisza. Symulacje te pokazały, że planety, które są wyrzucone z ich systemów słonecznych, często odpłyną w kosmos ze swoimi księżycami na holu.

Zespół przeprowadził następnie symulacje tych księżyców, przyjmując, że mają one rozmiar Ziemi, krążące wokół swoich planet wzdłuż orbity, którą osiągnęły podczas wyrzucenia. Celem było zobaczenie, czy występuje ogrzewanie grawitacyjne i czy trwało wystarczająco długo, aby życie mógł tam potencjalnie powstać. Ziemia mogła stać się zamieszkalna w ciągu kilku setek milionów lat, chociaż najwcześniejsze dowody na żywe organizmy datują się na około miliard lat po powstaniu planety (SN: 1/26/18).

Ponieważ atmosfera jest kluczowa dla retencji ciepła, zespół przeprowadził swoje obliczenia z trzema alternatywnymi wartościami. Dla księżyców z atmosferą o ciśnieniu takim samym jak Ziemia, okres możliwej zamieszkalności trwał co najwyżej około 50 milionów lat, stwierdził zespół. Jednak może on trwać niemal 300 milionów lat, jeśli ciśnienie atmosferyczne wynosi 10 razy więcej niż na Ziemi, a dla około 1,6 miliarda lat przy ciśnieniach jeszcze wyższych. Ta ilość ciśnienia może brzmieć ekstremalnie, ale jest zbliżona do warunków panujących na podobnej wielkości Wenus.

Ciepło i woda mogą nie wystarczyć, aby pozwolić na wystąpienie żywych organizmów. Księżyce wolno latających planet "nie będą najkorzystniejszymi miejscami na powstanie życia" - mówi astrofizyk Alex Teachey z Instytutu Astronomii i Astrofizyki Akademii Sinica w Tajpej na Tajwanie.

"Myślę, że gwiazdy, dzięki swojemu niezwykłemu wyjściowemu mocy i ich trwałości, będą znacznie lepszym źródłem energii dla życia" - mówi Teachey, który zajmuje się księżycami egzoplanet. "Wielkim otwartym pytaniem ... jest to, czy można rozpocząć życie w miejscu takim jak Europa czy Enceladus, nawet jeśli warunki są korzystne do podtrzymania życia, ponieważ nie masz, na przykład, promieniowania słonecznego, które mogłoby pomóc w procesie mutacji dla ewolucji".

Ale Roccetti - chociaż sama nie jest astrobiologiem - uważa, że księżyce osieroconych planet mają kilka ważnych zalet. Będą mieć trochę, ale nie zbyt dużo, wody, którą wielu astrobiologów uważa za lepszy punkt wyjścia dla życia niż, powiedzmy, świat oceaniczny. Brak bliskiej gwiazdy oznacza również brak rozbłysków słonecznych, które w wielu przypadkach zniszczą atmosferę w innym obiecująco wyglądającym na planecie.

"Na całym naszym wszechświecie są różne środowiska bardzo różne od tych, jakie mamy tutaj na Ziemi" - mówi. "I ważne jest, aby badać je wszystkie".

Nasza misja polega na dostarczaniu dokładnych i angażujących informacji naukowych opinii publicznej. Ta misja jeszcze nigdy nie była ważniejsza niż dzisiaj.

Jako organizacja informacyjna non-profit, nie możemy tego zrobić bez Ciebie.

Twoje wsparcie pozwala nam na zachowanie naszych materiałów wolnych i dostępnych dla następnych pokoleń naukowców i inżynierów. Inwestuj w jakościowy dziennikarstwo naukowe, dokonując dzisiaj darowizny.