Новая зона обитаемости в космосе: ученые считают, что жизнь может скрываться на спутниках планет-изгоев

Исследовательская группа из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана (LMU) и Института внеземной физики имени Макса Планка (MPE) пришла к выводу, что спутники вокруг планет-сирот (свободно перемещающих в космосе миров) могут обладать условиями для возникновения жизни. Ученые экспериментально доказали, что благодаря мощному приливному нагреву и плотной водородной атмосфере на таких спутниках жидкая вода способна существовать до 4,3 миллиарда лет. Этого времени, сопоставимого с возрастом Земли, достаточно для полноценного развития сложных биологических структур.

Планеты-сироты формируются в нестабильных молодых звездных системах. В результате гравитационных возмущений газовые гиганты выбрасываются в межзвездное пространство и блуждают по галактике вдали от родительских звезд. Ранее предполагалось, что в подобных условиях вода неминуемо замерзнет, однако моделирование показало, что при выбросе такие планеты не всегда теряют свои спутники.

Ключевым фактором нагрева в изолированных системах выступают приливные силы. После потери родительской звезды орбита спутника становится высокоэллиптической. Из-за постоянного изменения расстояния до массивной планеты гравитация ритмично деформирует кору спутника. Возникающее при этом внутреннее трение генерирует объем тепла, которого достаточно для поддержания глобальных поверхностных океанов без какого-либо звездного света.

Вторым важнейшим условием является состав газовой оболочки спутника. Предыдущие исследования рассматривали атмосферы на базе углекислого газа, но в условиях экстремального холода межзвездного пространства CO2 быстро конденсируется, и атмосфера коллапсирует, теряя парниковые свойства. В новой работе ученые смоделировали плотную водородную оболочку. Водород остается в газообразном состоянии даже при сверхнизких температурах. Расчеты подтвердили, что при высоком давлении молекулы H2 эффективно удерживают тепло за счет столкновительного поглощения инфракрасного излучения.

Согласно расчетам, при давлении в 1 бар вода на такой луне оставалась бы жидкой около 95 миллионов лет. Однако в случае плотной атмосферы (показатель около 100 бар) этот срок увеличивается до 4,3 миллиарда лет. Кроме того, экстремальные приливы создают постоянные циклы увлажнения и высыхания на возможных побережьях, что в сочетании с щелочной средой (вследствие растворенного аммиака) формирует необходимый химический фундамент для полимеризации РНК и старта абиогенеза.

Результаты работы, принятые к публикации в профильном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, существенно расширяют астрономическое понимание зоны обитаемости. По текущим оценкам, количество планет-сирот в Млечном Пути может быть сопоставимо с числом звезд или даже превышать его. В будущем, по мере ввода в эксплуатацию инфракрасных космических телескопов следующего поколения и развития методов гравитационного микролинзирования, научное сообщество получит инструменты для поиска биосигнатур в этих холодных звездных странниках.

Источник: phys.org