NOORDWIJK, HOLANDIA — Życie może powstać w najciemniejszym miejscu: na księżycu planety wędrującej po galaktyce bez gwiazdy.

Grawitacyjne przeciąganie liny między księżycem a jego planetą może sprawić, że niektóre satelity będą wystarczająco gorące, aby istniała tam woda w stanie ciekłym – stan powszechnie uważany za kluczowy dla życia. Teraz symulacje komputerowe sugerują, że przy odpowiedniej orbicie i atmosferze niektóre księżyce krążące wokół zbuntowanych planet mogą utrzymywać ciepło przez ponad miliard lat, poinformowała astrofizyk Giulia Roccetti 23 marca na sympozjum PLANET-ESLAB 2023. Ona i jej współpracownicy również zgłaszają swoje odkrycia 20 marca w the Międzynarodowy Dziennik Astrobiologii.

„We wszechświecie może istnieć wiele miejsc, w których mogą istnieć warunki nadające się do zamieszkania” — mówi Roccetti z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Garching w Niemczech. Ale życie prawdopodobnie potrzebuje również długoterminowej stabilności. „Szukamy miejsc, w których te nadające się do zamieszkania warunki mogą być utrzymywane przez setki milionów lub miliardy lat”.

Możliwość zamieszkania i stabilność niekoniecznie muszą pochodzić z pobliskiego słońca. Astronomowie dostrzegli około 100 bezgwiezdnych planet, niektóre prawdopodobnie powstały z obłoków gazu i pyłu, tak jak powstają gwiazdy, inne prawdopodobnie zostały wyrzucone ze swoich macierzystych układów słonecznych (Numer seryjny: 24.07.17). Symulacje komputerowe sugerują, że takich swobodnie unoszących się planet może być tyle, ile jest gwiazd w galaktyce.

Takie osierocone planety mogą również mieć księżyce — aw 2021 roku naukowcy obliczyli, że te księżyce nie muszą być zimnymi i jałowymi miejscami.

O ile orbita księżyca nie jest idealnym kołem, przyciąganie grawitacyjne jego planety nieustannie go deformuje. Wynikające z tego tarcie wewnątrz księżyca generuje ciepło. W naszym Układzie Słonecznym proces ten zachodzi na księżycach, takich jak Enceladus Saturna i Europa Jowisza (SN: 11.06.17; Numer seryjny: 8/6/20). Wystarczająco gęsta, zatrzymująca ciepło atmosfera, prawdopodobnie zdominowana przez dwutlenek węgla, mogłaby wówczas utrzymywać powierzchnię na tyle ciepłą, aby woda pozostała w stanie ciekłym. Ta woda może pochodzić z reakcji chemicznych z dwutlenkiem węgla i wodorem w atmosferze, zainicjowanych uderzeniem naładowanych cząstek o dużej prędkości z kosmosu.

Ale taki księżyc nie będzie wiecznie ciepły. Te same siły grawitacyjne, które go podgrzewają, kształtują również jego orbitę w okręgu. Stopniowo przypływy i odpływy grawitacji odczuwane przez księżyc coraz mniej go odkształcają, a ilość ciepła tarcia maleje.

W nowym badaniu Roccetti i jej współpracownicy przeprowadzili 8000 symulacji komputerowych gwiazdy podobnej do Słońca z trzema planetami wielkości Jowisza. Symulacje te pokazały, że planety wyrzucane z Układu Słonecznego często odpływają w przestrzeń kosmiczną wraz ze swoimi księżycami.

Następnie zespół przeprowadził symulacje tych księżyców, przypuszczalnie wielkości Ziemi, krążących wokół ich planet wzdłuż orbity, na której znaleźli się podczas wyrzucenia. Celem było sprawdzenie, czy wystąpiło ogrzewanie grawitacyjne i czy trwało ono wystarczająco długo, aby potencjalnie powstało tam życie. Ziemia mogła nadawać się do zamieszkania w ciągu kilkuset milionów lat, chociaż najwcześniejsze dowody istnienia żywych organizmów pochodzą około 1 miliarda lat po uformowaniu się planety (Numer seryjny: 26.01.18).

Ponieważ atmosfera ma kluczowe znaczenie dla zatrzymywania ciepła, zespół wykonał obliczenia z trzema alternatywami. Zespół odkrył, że w przypadku księżyców z atmosferą o takim samym ciśnieniu jak ziemska okres potencjalnej zdatności do zamieszkania trwał najwyżej około 50 milionów lat. Ale może trwać prawie 300 milionów lat, jeśli ciśnienie atmosferyczne jest 10 razy większe niż na Ziemi, i przez około 1,6 miliarda lat przy ciśnieniu 10 razy większym. Takie ciśnienie może wydawać się ekstremalne, ale jest zbliżone do warunków panujących na podobnej wielkości Wenus.