Изучение свойств, которые позволяют спутникам удерживать жидкую воду и, возможно, создавать жизнь.
Жидкая вода является одним из наиболее важных ингредиентов для возникновения жизни, какой мы ее знаем на Земле. Исследователи кластера ORIGINS из области астрофизики, астрохимии и биохимии теперь определили в новом междисциплинарном сотрудничестве необходимые свойства, которые позволяют лунам вокруг свободно плавающих планет удерживать жидкую воду в течение достаточно долгого времени и, таким образом, обеспечивать жизнь.
Исследование опубликовано в Международном журнале астробиологии.
Для возникновения жизни на Земле жидкая вода была решающим компонентом. Поскольку до сих пор известно, что только одна планета дала начало жизни, ученые предполагают, что и в других местах наличие жидкой воды играет ключевую роль в химической эволюции , которая может привести к возникновению жизни.
В нашей Солнечной системе и за ее пределами обитаемая зона определяет кольцевую область вокруг центральной звезды , в которой планеты не слишком горячие и не слишком холодные для жидкой воды. Луны также могут быть обитаемыми, даже если они принадлежат планетам за пределами обитаемой зоны. Однако в этом случае у них должен быть источник тепла , отличный от звездного тепла, например, изменение приливных сил. Действительно, на спутнике Сатурна Энцеладе есть океан жидкой воды, спрятанный под ледяной коркой благодаря приливному нагреву.
Луны вокруг свободно плавающих планет могут быть обитаемыми
Открытие десятков свободно летающих планет (FFP) в нашей галактике изменило наше понимание ранней эволюции планетных систем и теорий формирования планет. Эти одинокие странники, вероятно, были выброшены из своих планетных систем из-за динамической нестабильности, и поэтому у них больше нет родительской звезды. Однако, если у них есть луны на узких орбитах, они могут гравитационно связать их. Это лучше всего работает для планет, подобных Юпитеру, с лунами размером с Землю. Таким образом появляются новые, неожиданные места, где может зародиться жизнь.
В предыдущем исследовании жидкой воды на спутниках беззвездных планет исследователи из скопления ORIGINS продемонстрировали, что спутники размером с Землю вокруг планет, подобных Юпитеру, действительно могут иметь жидкую воду. Их результаты показали, что количество воды, возможное на лунных поверхностях, составляет лишь часть от общего объема всех земных океанов, что все еще в сто раз превышает содержание воды в атмосфере Земли. Этого количества уже достаточно, чтобы включить химические процессы, которые могут привести к жизни. Локальные влажно-сухие циклы (испарение и конденсация), как недавно показали ученые ORIGINS в исследовании первых стадий эволюции, обеспечивают необходимую химическую сложность, которая может способствовать накоплению молекул и полимеризации РНК.
Астрофизика встречается с биохимией
Орбита экзолун вокруг FFP становится менее эксцентричной и, следовательно, со временем становится более круговой. Это снижает приливные силы и, следовательно, эффективность нагрева. В уникальном сотрудничестве доктор философии. студентка Джулия Роккетти (ESO, ранее студентка магистратуры LMU) под руководством ученых ORIGINS, профессора Барбары Эрколано (LMU, астрофизика), доктора Карана Молавердихани (LMU), доктора Томмазо Грасси (MPE, астрохимия) и профессора Дитер Браун (LMU, биохимия) разработал новую реалистичную модель, которая может рассчитать эволюцию лунных орбит в длительных временных масштабах. Это временные масштабы в несколько миллиардов лет, необходимые для эволюции жизни.
«Таким образом, — объясняет Джулия Рокчетти, — мы обнаружили, что экзолуны с малыми радиусами орбит не только имеют наилучшие шансы пережить выброс своей планеты из своей планетной системы, но также остаются эксцентричными в течение самого длительного периода времени и, таким образом, могут оптимально производить приливная жара». Кроме того, плотная атмосфера способствует сохранению жидкой воды. Таким образом, луны размером с Землю с атмосферой, подобной Венере, на близких орбитах вокруг своих планет-сирот являются интересными новыми кандидатами на обитаемые миры.
