Астрономы обнаружили сотни планет-сирот, покинувших родные системы и дрейфующих в межзвездном пространстве. Лишенные тепла родительских звезд, эти миры кажутся замерзшими пустынями, но их спутники могут скрывать оазисы жизни. В процессе выброса планеты из системы орбита ее луны часто становится сильно сильно вытянутой.
На спутниках блуждающих экзопланет в вечной темноте может быть жизнь
Исследователи из Института внеземной физики Общества Макса Планка и Европейского космического агентства провели моделирование условий на спутниках экзопланет, покинувших свои системы. Астрономы показали, что такие луны могут сохранять тепло миллиарды лет благодаря плотным водородным атмосферам.
Реконструкция. Блуждающая планета и ее обитаемый спутник. David Dahlbüdding
Как водородная атмосфера сохраняет тепло. Обычно молекула водорода (H2) почти не задерживает тепло, так как она симметрична и не взаимодействует с инфракрасным светом привычным образом. Но в условиях сверхвысокого давления молекулы сталкиваются так часто и сильно, что их электрические заряды на мгновение смещаются. В этот миг пара молекул начинает работать как единая сложная структура, способная поглощать тепловое излучение. Это превращает прозрачный газ в мощный «парник», спасающий спутник планеты от охлаждения.
Мощные приливные силы со стороны планеты-хозяина заставляют недра спутника деформироваться, порождая колоссальное количество внутреннего тепла, подобно тому, как это происходит на спутнике Юпитера Европе или спутнике Сатурна Энцеладе в нашей Солнечной системе. Главным фактором выживания становится состав атмосферы: если она состоит из водорода и находится под высоким давлением, этот газ превращается в настоящее «одеяло», удерживающее энергию внутри.
Реконструкция. Блуждающая планета.
При экстремальном давлении молекулы водорода начинают поглощать тепло. В моменты сближения они образуют временные комплексы, которые задерживают инфракрасное излучение не хуже углекислого газа или метана. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Это позволяет избежать конденсации газов и быстрого остывания поверхности. Соавтор работы Давид Дальббюдинг поясняет: «Такая луна могла бы иметь температуру поверхности, достаточную для поддержания воды в жидком состоянии без тепла звезды, что значительно расширяет возможности для возникновения жизни во Вселенной». Хотя обнаружить такие атмосферы в ближайшее время будет крайне сложно, математические модели подтверждают их стабильность.
Миллиарды лет тепла
Реконструкция. Блуждающая планета и ее обитаемый спутник.
Проведенное моделирование объединило расчеты температурных режимов с данными об эволюции орбит. Выяснилось, что при давлении, в сто раз превышающем земное, эффект поглощения инфракрасного излучения водородом создает условия для существования жидкой воды на протяжении 4,3 миллиарда лет. Это сопоставимо с возрастом Земли и дает достаточно времени для потенциального биологического развития. Водород выступает не только как парниковый газ, но и как стабильный фон для других соединений, таких как аммиак или водяной пар, которые тоже помогают удерживать тепло.
Ученые проводят параллели с ранней историей Земли. Считается, что до появления жизни атмосфера Земли была богаче водородом, а частые удары астероидов могли создавать кратковременные скачки давления. Подобная среда могла способствовать формированию молекул РНК. Изучение далеких блуждающих миров помогает лучше понять химические процессы, давшие старт земной эволюции, объединяя астрофизику и биологию в поисках ответа на вопрос о происхождении жизни.