Можливість життя на екзомісяцях без зірок
Нові дослідження показали, що планети, які дрейфують у міжзоряному просторі без зірки, до якої можна було б звернутися, можуть мати місяці, які достатньо теплі, щоб підтримувати життя. Це відкриття стало можливим завдяки поєднанню щільної атмосфери водню та внутрішнього нагріву, що виникає внаслідок припливних напруг від гравітаційної взаємодії з планетою-господарем.
Екзомісяці та умови для життя
Екзомісяць теоретично може підтримувати умови для рідкої води – основної умови для життя – протягом до 4.3 мільярдів років. Це майже так само довго, як і сучасний вік Землі, що дає достатньо часу для виникнення, розвитку та еволюції складного життя. Команда, очолювана астрофізиком Девідом Дальбюддінгом з Інституту Макса Планка з екстратерестріальної фізики в Німеччині, зазначає: “Ми виявили чіткий зв’язок між цими далекими місяцями та ранньою Землею, де високі концентрації водню внаслідок астероїдних зіткнень могли створити умови для життя”.
Гравітаційна хаотичність та блукаючі планети
Хоча планети зазвичай формуються навколо зірок, вони не завжди залишаються на своїх орбітах. Перші роки планетарної системи можуть стати гравітаційно хаотичними, і моделювання показує, що значний відсоток світів може бути викинуто в міжзоряний простір. Ці блукаючі планети дуже важко виявити, але вчені вважають, що їх існує багато. Якщо на кожну зірку припадає від 17 до 21 блукаючих планет, то це може означати, що таких світів в трильйонах.
Системи місяців на блукаючих планетах
Згідно з дослідженням 2025 року, ці блукаючі планети – принаймні більші з них – можуть формувати свої власні системи місяців. Також можливо, що світ, який був викинутий з орбіти зірки, зможе зберегти свій місяць. Однак самі блукаючі планети не вважаються добрим місцем для пошуку життя, оскільки одним із найважливіших компонентів для життя на Землі є рідка вода.
Атмосфера та умови для рідкої води
Для пошуку життя потрібно спочатку знайти умови, придатні для рідкої води. Світ, що дрейфує у космосі без зірки, ймовірно, не зможе підтримувати ці умови, адже він занадто холодний. Однак не тільки зірка може генерувати тепло – блукаюча планета, яка зберегла свій екзомісяць, може нагрівати цей місяць.
Під час процесу викидання з орбіти зірки, орбіта екзомісяця навколо блукаючої планети, ймовірно, змінюється на більш овальну форму. Це означає, що його близькість до планети змінюється протягом його орбіти, що генерує напруги в глибині екзомісяця, які нагрівають його зсередини.
Важливість атмосфери для підтримки життя
Цього само по собі недостатньо для підтримки життя. Потрібен ще один компонент, який буде утримувати внутрішнє тепло, щоб воно не випромінювалося в космос. Попередні моделі вирішували цю проблему за допомогою щільної атмосфери діоксиду вуглецю, яка діє як ковдра, trapping heat inside. Проте в екстремально холодних умовах діоксид вуглецю конденсується, що дозволяє теплу швидко виходити.
Дослідження 2023 року показало, що атмосфера діоксиду вуглецю може підтримувати життєздатність екзомісяців протягом близько 1.6 мільярдів років. Це може бути достатньо часу для виникнення життя, але недостатньо для подальшого розвитку; еволюція багатоклітинності на Землі зайняла майже 3 мільярди років.
Альтернативна модель: водень замість діоксиду вуглецю
Отже, Дальбюддінг і його колеги звернулися до альтернативної моделі: що, якщо атмосфера була не діоксидом вуглецю, а воднем? Водень залишається газоподібним навіть в екстремально холодних умовах і може ефективно утримувати тепло. Це відбувається, тому що під високим тиском молекули водню можуть зіткнутися одна з одною, створюючи комплекси, які поглинають і утримують теплове випромінювання.
Коли команда моделювала екзомісяці з водневою атмосферою, умови, сприятливі для рідкої води, залишалися стабільними до 4.3 мільярдів років у деяких випадках.
Висновки та подальші дослідження
Звичайно, для виникнення і процвітання життя потрібно буде виконати інші умови, але ця робота показує, що життєздатність екзомісяців дійсно є ймовірною – зірки не є обов’язковими для умов, які могли б підтримувати життя. Наразі ми не маємо інструментів, здатних досліджувати атмосфери цих місяців, якщо ми їх знайдемо, але є способи подальшого теоретичного тестування цієї ідеї.
У майбутніх роботах ми вивчимо життєздатні конфігурації за межами водневої атмосфери та перевіримо, чи є вони стабільними і можуть утримувати достатньо тепла,” – зазначають дослідники. “Підвищення складності моделі … дозволить нам краще оцінити життєздатність цих невидимих світів.”
Результати дослідження були опубліковані в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.