Современные исследования показывают, что потенциально обитаемые миры могут существовать не только на планетах, вращающихся вокруг звезд. Новая научная работа показывает, что спутники планет, свободно движущихся в межзвездном пространстве, могут сохранять условия для существования жидкой воды на протяжении миллиардов лет.
Ключевую роль в этом процессе играет плотная водородная атмосфера, способная удерживать тепло. Согласно расчетам ученых, такие экзолуны могут оставаться пригодными для жизни до 4,3 миллиарда лет, что сопоставимо с возрастом Земли и достаточно для развития сложной жизни.
Исследование выполнено учеными из кластера ORIGINS при Университете Людвига-Максимилиана в Мюнхене и Института внеземной физики Макса Планка. Его результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Планеты-изгои и их спутники
В большинстве известных планетных систем планеты обращаются вокруг своих звезд. Однако астрономы давно знают о существовании так называемых свободно блуждающих планет (free-floating planets или rogue planets).
Такие объекты появляются в результате динамических процессов на ранних этапах формирования планетных систем. Когда массивные планеты взаимодействуют друг с другом гравитационно, одна из них может быть выброшена из системы и начать путешествовать по галактике без собственной звезды.
При этом исследования показывают, что в процессе такого «изгнания» некоторые газовые гиганты могут сохранять свои спутники. Эти луны продолжают вращаться вокруг планеты даже после того, как она покидает родную систему.
Как может существовать жизнь без звезды
Традиционно считается, что условия для жизни возникают только в так называемой обитаемой зоне вокруг звезд — области, где температура позволяет воде находиться в жидком состоянии.
Однако новая модель показывает, что в некоторых случаях жизнь может существовать даже в полной темноте межзвездного пространства.
Главными источниками энергии для экзолуны могут стать два фактора:
- Приливный нагрев
- Тепловая изоляция атмосферы
Приливный нагрев
Когда спутник вращается вокруг массивной планеты, его орбита может быть слегка вытянутой. В результате гравитационные силы постоянно деформируют спутник.
Эти деформации вызывают внутреннее трение и выделение тепла. Этот процесс называется приливным нагревом.
Подобное явление наблюдается и в Солнечной системе. Например, спутник Юпитера Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы именно из-за приливного нагрева.
Роль водородной атмосферы
В новой модели ключевым фактором сохранения тепла является плотная атмосфера из молекулярного водорода.
В отличие от углекислого газа, который может конденсироваться при очень низких температурах, водород способен оставаться газом даже в чрезвычайно холодной среде.
Кроме того, водород может эффективно удерживать тепло благодаря механизму индуцированного поглощения излучения при столкновениях молекул. Когда молекулы водорода сталкиваются друг с другом при высоком давлении, они начинают поглощать тепловое излучение и препятствуют его уходу в космос.
Этот механизм работает как мощный парниковый эффект, позволяющий поверхности спутника оставаться достаточно теплой для существования жидкой воды.
Сколько времени может сохраняться обитаемость
Ранее ученые рассматривали модели экзолун с атмосферой, богатой углекислым газом.
Такие условия могли поддерживать жидкую воду примерно до 1,6 миллиарда лет. Однако из-за конденсации CO₂ атмосфера постепенно разрушалась, что приводило к охлаждению поверхности.
Новая модель с водородной атмосферой показывает значительно более длительную стабильность.
В зависимости от давления атмосферы и других параметров, жидкие океаны могут существовать до 4,3 миллиарда лет.
Этот временной промежуток сопоставим с геологической историей Земли. Например:
- первые формы жизни на Земле появились примерно 3,5–4 миллиарда лет назад;
- сложные многоклеточные организмы возникли спустя миллиарды лет эволюции.
Таким образом, теоретически подобные миры могут иметь достаточно времени для биологической эволюции.
Возможная химия ранней жизни
Модели также показывают, что на таких спутниках могут возникать условия, благоприятные для предбиотической химии.
Например, сильные приливные силы могут создавать циклы высыхания и увлажнения на поверхности. Такие циклы считаются важными для образования сложных органических молекул.
Кроме того, наличие растворенного аммиака может создавать химическую среду, благоприятную для процессов, связанных с образованием молекул РНК.
Подобные процессы рассматриваются как возможные этапы возникновения жизни.
Сколько таких миров может существовать
Астрономы предполагают, что свободно блуждающие планеты могут быть чрезвычайно распространены.
Некоторые оценки показывают, что их количество в Млечном Пути может быть сопоставимо с количеством звезд.
Если значительная часть таких планет сохраняет спутники, то число потенциально обитаемых объектов может оказаться значительно больше, чем считалось ранее.
Новое понимание обитаемых миров
Долгое время поиск внеземной жизни был сосредоточен на планетах, похожих на Землю и находящихся на определенном расстоянии от своей звезды.
Однако последние исследования постепенно расширяют представления о возможных местах для жизни.
Среди потенциально обитаемых миров теперь рассматриваются:
- подледные океаны спутников планет
- океанические экзопланеты
- планеты с водородными атмосферами
- спутники планет-изгоев
Новая модель показывает, что даже миры, не получающие энергии от звезды, могут оставаться пригодными для жизни на протяжении миллиардов лет.
Что это означает для поиска внеземной жизни
Результаты исследования значительно расширяют список потенциальных мест, где может существовать жизнь во Вселенной.
Если экзолуны вокруг свободно блуждающих планет способны сохранять жидкую воду и стабильную атмосферу миллиарды лет, то подобные объекты могут стать новой целью для астробиологических исследований.
Хотя наблюдать такие системы крайне сложно, развитие телескопов и методов обнаружения экзопланет может в будущем позволить обнаружить и подобные необычные миры.
Таким образом, поиски внеземной жизни могут выходить далеко за пределы привычных представлений о «обитаемой зоне» вокруг звезд и включать самые неожиданные уголки галактики.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
