Ученые выяснили что водородные оболочки делают спутники планет-изгоев пригодными для жизни
Исследовательская группа из кластера передовых исследований ORIGINS при Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана и Института внеземной физики Общества Макса Планка пришла к выводу, что спутники планет-изгоев, свободно дрейфующих в межзвездном пространстве, могут сохранять океаны жидкой воды на протяжении миллиардов лет.
В своем исследовании, опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ученые показали, что плотные водородные атмосферы в сочетании с приливным разогревом способны создавать условия, пригодные для жизни, на срок до 4,3 миллиарда лет, что сопоставимо с историей Земли.
Планетные системы часто формируются в нестабильных условиях, и гравитационные взаимодействия могут выбрасывать молодые планеты за пределы их систем. Такие объекты, известные как свободно плавающие планеты (СПП), путешествуют по галактике без родительской звезды. Важно отметить, что предыдущие исследования, в частности работа физика LMU Джулии Роккетти, показали, что газовые гиганты при таком выбросе могут сохранять свои спутники.
Однако гравитационное возмущение сильно меняет орбиты этих спутников, делая их вытянутыми и эллиптическими. Из-за постоянного изменения расстояния до планеты спутники подвергаются мощному воздействию приливных сил, которые деформируют их, разогревая недра трением. Этого приливного нагрева может быть достаточно для поддержания океанов жидкой воды на поверхности даже в ледяном межзвездном пространстве.
Ключевую роль в удержании тепла играет атмосфера. Ранее считалось, что для этого подходит углекислый газ, но при экстремально низких температурах космоса он конденсируется, теряя свои парниковые свойства. Поэтому команда исследователей, объединившая астрофизиков, биофизиков и астрохимиков, изучила альтернативу — атмосферы, богатые водородом.
Молекулярный водород сам по себе прозрачен для инфракрасного излучения, но под высоким давлением возникает эффект столкновительно-индуцированного поглощения: сталкивающиеся молекулы водорода образуют временные комплексы, способные улавливать тепловое излучение и удерживать его в атмосфере. При этом водород остается стабильным даже при очень низких температурах, что делает его идеальным теплоизолятором для таких спутников.
Интересно, что это открытие также проливает свет на возможные сценарии зарождения жизни. Как отмечает ведущий автор исследования, аспирант LMU Дэвид Дальбюддинг, условия на таких далеких спутниках могут напоминать раннюю Землю, где высокая концентрация водорода в атмосфере, вызванная ударами астероидов, потенциально способствовала возникновению жизни. Более того, сам приливной нагрев создает на поверхности спутников локальные циклы высыхания и увлажнения, которые считаются важным механизмом для образования сложных молекул, необходимых для биогенеза.
Учитывая, что по оценкам ученых в Млечном Пути может быть столько же планет-изгоев, сколько и звезд, их потенциально обитаемые спутники значительно расширяют спектр мест во Вселенной, где могла бы возникнуть и существовать жизнь, даже в самых темных уголках галактики.