Экзолуны планет-изгоев могут сохранять жизнь даже в холодном космосе

Недавние исследования указывают, что в Млечном пути миллиарды планет дрейфуют свободно, не вращаясь вокруг звезд. Эти объекты, известные как планеты-изгои, движутся по своим траекториям в межзвездном пространстве. Многие из них формировались так же, как обычные планеты, вокруг звезд, что делает вероятным наличие у них спутников экзолун.

Планеты-изгои чаще всего выбрасываются из своих систем в результате взаимодействий с другими планетами или пролётов звёзд. В отдельных случаях они могут образовываться напрямую из газопылевых облаков, подобно звёздам, и никогда не вращались вокруг солнца. Независимо от происхождения, наличие спутников почти неизбежно, если учитывать огромные числа этих планет.

Хотя многомиллиардолетний дрейф в холодном вакууме кажется неприветливым для жизни, новые модели показывают, что спутники таких планет могут сохранять тепло. Само тело планеты-изгоя может быть слишком холодным, однако экзолуны способны оставаться пригодными для жизни, особенно при подходящей атмосфере и приливном нагреве.

Исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, под названием Обитаемость экзолун, нагретых приливным излучением и преимущественно содержащих водород, вокруг свободно плавающих планет, подготовлено Дэвидом Дальбюддингом, докторантом по физике Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана.

Для существования жизни необходима жидкая вода, а для неё источник тепла. В условиях отсутствия звезды тепло может поступать от приливных колебаний и радиогенного нагрева, как это наблюдается у спутников Юпитера. Например, подледный океан Европы поддерживается приливным нагревом, а Ганимед согревается радиогенно. Аналогичные процессы могут работать и на экзолунах планет-изгоев.

Авторы исследования смоделировали 26 293 экзолуны земной массы, вращающиеся вокруг планет с массой, аналогичной Юпитеру. Луны меньшего размера недостаточно эффективны для генерации приливного тепла и удержания плотной атмосферы. В момент выброса планеты из системы экзолуны, вероятно, сохранят орбиту вокруг неё, пусть и эксцентрическую, что обеспечивает сильный приливный нагрев.

Приливное воздействие аналогично тому, что наблюдается у Европы: орбитальный резонанс с другими спутниками вызывает многократное сжатие и расширение, создающее трение и тепло. Эти процессы способны поддерживать жидкую воду под ледяной корой на протяжении миллиардов лет.

Сохранение тепла в атмосфере также критично. В условиях отсутствия солнечного света углеродная атмосфера не справляется, но водородная может удерживать тепло на долгие периоды. При высоком давлении молекулы водорода формируют временные комплексы, улавливающие инфракрасное излучение, предотвращая его утечку. Моделирование показывает, что жидкая вода на экзолунах может сохраняться до 4,3 млрд лет практически столько же, сколько возраст Земли. Это позволяет теоретически предполагать возможность развития сложной жизни.

Помимо тепла, циклы испарения и конденсации воды на экзолунах могут способствовать образованию органических молекул, необходимых для жизни. Высокая щелочность и аммиачные растворы создают условия для полимеризации РНК, что делает экзолуны потенциально обитаемыми.

На данный момент подтвержденных экзолун не обнаружено. Существуют лишь кандидаты вроде Kepler-1625b-i и Kepler-1708b-i, которые вращаются вокруг звёздных систем, но не являются спутниками планет-изгоев. Поиск экзолун вокруг блуждающих планет крайне сложен, так как сами планеты почти невидимы.

Ситуация может измениться после запуска космического телескопа имени Нэнси Грейс Роман. Он способен обнаружить сотни свободно плавающих планет и, потенциально, несколько экзолун размером с Титан. Несмотря на это, изучение их атмосферы для оценки обитаемости остаётся большой проблемой.

Авторы подчеркивают, что экзолуны FFP можно выявлять через транзиты или микролинзирование. Прямые наблюдения горячих точек могли бы подтвердить отсутствие плотной атмосферы, но анализ состава пока недоступен современными средствами.

Эти результаты открывают новый взгляд на возможность жизни в межзвёздном пространстве, показывая, что даже дрейфующие планеты могут поддерживать экзолун, где условия для существования жидкой воды и сложных форм жизни становятся реальными.

Читайте также: