Жизнь без солнца: спутники блуждающих планет могут оставаться обитаемыми в течение миллиардов лет

Исследовательская группа из кластера передовых исследований ORIGINS при Университете Людвига Максимилиана (LMU) и Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE) установила, что эти экзолуны могут поддерживать жидкие океаны в течение до 4,3 миллиардов лет.

Этот вывод поразителен, если учесть, что он почти совпадает с периодом, в течение которого Земля была обитаема, — периодом, достаточным для развития и эволюции сложной жизни.

Происхождение кочевых миров

Планетарные системы зарождаются в нестабильных условиях.

При интенсивном взаимодействии молодых планет они могут выбрасывать друг друга со своих орбит, превращаясь в свободно плавающие планеты (СПФ). После этого бурного начала эти миры скитаются по галактике без родительской звезды, которая могла бы снабжать их светом или теплом.

Однако это космическое изгнание не означает, что они путешествуют в одиночестве. Предыдущие исследования уже показали, что эти газовые гиганты не обязательно теряют все свои спутники в процессе. Несмотря на то, что они находятся в холоде межзвездного пространства, эти спутники обладают внутренним механизмом нагрева: при выбросе их орбиты становятся сильно эллиптическими, из-за чего расстояние до планеты постоянно меняется.

Эти гравитационные вариации порождают приливные силы, которые ритмично деформируют лунное тело. Возникающее трение сжимает его внутреннюю часть и генерирует тепло, которого достаточно, чтобы поддерживать воду в жидком состоянии под поверхностью, даже без энергии звезды.

Водород: идеальная ловушка тепла

Атмосфера играет решающую роль в сохранении внутреннего тепла. Однако, в отличие от Земли, где углекислый газ действует как парниковый газ, в этих ледяных мирах это соединение конденсировалось бы, полностью сводя на нет свою защитную способность.

Столкнувшись с этой проблемой, исследовательская группа сосредоточилась на атмосферах, богатых водородом.

В условиях высокого давления молекулы водорода сталкиваются друг с другом и образуют временные комплексы, способные поглощать тепловое излучение, стабильно удерживая его, несмотря на экстремальные температуры межзвездного пространства. Наличие водорода не только объясняет жизнеспособность этих миров, но и проливает свет на прошлое нашей собственной планеты и на фундаментальные составляющие биологии.

«Наше сотрудничество помогло нам понять, что колыбель жизни не обязательно должна быть связана с Солнцем», — объясняет Дэвид Дальбюддинг, докторант Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана и ведущий автор исследования.

«Мы обнаружили четкую связь между этими далекими спутниками и ранней Землей, где высокие концентрации водорода, образовавшиеся в результате столкновений с астероидами, могли создать условия для жизни».

Химические циклы в темноте

Помимо поддержания температуры, приливные силы действуют как биологический двигатель, приводящий в движение химические процессы развития. Периодическая деформация Луны порождает локальные циклы влажности и засухи, в течение которых вода испаряется и снова конденсируется, позволяя формироваться сложным молекулам, необходимым для жизни.

Этот сценарий предполагает, что изоляция не является препятствием для обитаемости.

По оценкам, в Млечном пути может быть столько же планет-изгоев, сколько звёзд, что делает эти спутники огромными кандидатами на роль мест обитания экосистем.

В конечном итоге, это открытие значительно расширяет спектр сред, в которых может процветать жизнь, демонстрируя, что даже в самых темных и холодных регионах галактики биологическое выживание вполне возможно.

источник