Мандрівними планетами називають світи, що плавають у міжзоряному просторі вдалині від будь-яких зір. Зазвичай вони вважаються безперспективними в плані пошуку життя. Проте останнє дослідження говорить, що це може бути не так.
Механізм поглинання тепла у водневих атмосферах
Астрономи нині відкрили сотні екзопланет, що дрейфують через міжзоряний простір, більшість із них, ймовірно, були викинуті зі своїх батьківських систем через сильні гравітаційні зіткнення в давньому минулому. Після вигнання ці мандрівні світи, ймовірно, стали надзвичайно холодними й темними — за словами деяких астрономів, їхні супутники могли зазнати більш цікавої долі.
За умови, що вони мають густі атмосфери, доміновані воднем, місяці, що обертаються навколо мандрівних екзопланет, могли б зберігати велику частину тепла, що генерується глибоко в їхніх надрах приливними силами. Під керівництвом Девіда Дальбюддінга з Інституту позаземної фізики імені Макса Планка та Джулії Роччетті з Європейської космічної агенції нове дослідження прогнозує, що водень може діяти як потужний парниковий газ — потенційно забезпечуючи придатні для життя умови впродовж мільярдів років після того, як їхні планети-господарі вперше будуть викинуті зі своїх зоряних систем.
Під час хаосу викиду орбіта супутника може стати дуже витягнутою, через що його безперервно розтягує і стискає гравітація планети-господарки. Аналогічно до Європи та Енцелада в нашій Сонячній системі, ці приливні сили могли б генерувати великі обсяги внутрішнього тепла. Якщо атмосфера такого місяця була б нестабільною настільки, що гази конденсуються у рідку форму, більшість цього приливного тепла просто випромінювалася б у космос. Але ситуація могла б бути зовсім іншою для атмосфер із високим тиском, які домінуються воднем.
У сучасній атмосфері Землі молекули водню (прості пари з’єднаних атомів) майже не сприяють нагріванню, але під високим тиском вони можуть поглинати тепло через процес, відомий як «поглинання, індуковане зіткненням». Під час короткочасних зіткнень молекули водню формують супрамолекулярні комплекси: тимчасові з’єднання, утримувані разом слабкими, нековалентними зв’язками.
Ці комплекси набагато ефективніше поглинають інфрачервоне випромінювання, ніж зв’язки всередині ізольованих молекул водню, і можуть зрівнятися за поглинанням із потужними парниковими газами, такими як вуглекислий газ і метан.
Як результат, деякі попередні дослідження розглядали, скільки енергії, що генерується всередині місяця або навіть новостворених планет, може бути ефективно затримано у густій водневій атмосфері. Ці атмосфери могли б нагріватися без великомасштабної конденсації, що заважала більш раннім моделям, домінованим вуглекислим газом.
«Такий екзомісяць міг би мати поверхневі температури, достатні для того, щоб вода залишалася в рідкому стані без сусідньої зорі, що значно розширює можливості появи життя у Всесвіті», — пояснює Дальбюддінг.
Симуляції показують умови, придатні для життя
Наразі найкращий спосіб досліджувати ці екзотичні середовища — через моделювання. Як пояснює Дальбюддінг, ці симуляції дозволяють дослідникам відстежувати, як атмосфера та орбіта супутника змінюються протягом мільярдів років після викиду його планетою.
«Ми поєднали точні розрахунки температур атмосфери з оцінкою хімічного складу, головним чином через конденсацію, — каже він. — Це дає найбільш реалістичні, хоча і все ще приблизні, симуляції таких супутників на сьогодні».
Крім того, дослідники врахували останні теоретичні знання про те, як змінюються орбіти екзосупутників із часом. Завдяки дослідженням науковці змогли розрахувати максимальний час перебування супутника в «зоні, придатній для життя».
Розрахунки команди показують, що в найгустіших атмосферах, де переважає водень, ефект абсорбції, викликаної зіткненнями, створює умови достатньо теплі та стабільні, щоб підтримувати рідку воду. В деяких випадках такі «придатні для життя» умови здатні зберігатися до 4,3 млрд років після того, як планету викинуло з її зоряної системи — майже стільки ж, скільки існує Земля.
Паралелі з ранньою Землею
За межами моделювання далеких екзомісяців, дослідники припускають, що їхні висновки також можуть пролити світло на минуле самої Землі. До появи життя атмосфера нашої планети могла бути набагато багатшою на водень, ніж сьогодні, й періодично піддаватися тиску через часті удари астероїдів — умови, які могли посилювати поглинання, викликане зіткненням.
Такі середовища могли сприяти утворенню та реплікації РНК-молекул, зрештою допомагаючи започаткувати процес еволюції життя на Землі.
За матеріалами phys.org
