10 причин, по которым спутники экзопланет-изгоев – хорошее место для инопланетной жизни

За время своего существования планеты могут менять свою орбиту. В основном это происходит из-за взаимодействия с другими массивными телами, планетами или звездами-компаньонами родительской звезды.

Например, подобный сценарий хорошо объясняет необычный химический состав Марса: некоторые ученые предложили что он образовался в зоне главного пояса астероидов, и только потом под действием силы тяжести Юпитера перешел на свою нынешнюю орбиту.

При более сильном взаимодействии орбита может перестать быть замкнутой, и планета улетит из звездной системы в космическое пространство, став планетой-сиротой.

На первый взгляд может показаться, что условия на таких чужеродных экзопланетах или их спутниках будут максимально далеки от земных, поскольку тело, лишенное звезды, обречено на замерзание. На самом деле, это не всегда так, по крайней мере, для спутников этих планет.

Исследования спутников Юпитера и Сатурна показали, что Солнце – далеко не единственный для них источник тепла. Спутники планет-гигантов нагреваются изнутри за счет трения из-за приливной деформации, возникающей во время орбитального вращения.

Дополнительный вклад в это тепло вносит распад радиоактивных элементов, находящихся внутри ядра. В результате внутри Европы, Энцелада и ряда других спутников находится подледный океан.

Все, что вам нужно знать о возможном существовании воды на спутниках экзопланет-изгоев

1. Группа ученых под руководством Патрисио Авила из Университета Консепсьона провела моделирование и выяснила, при каких условиях спутник планеты-сироты может иметь жидкую воду на поверхности.

2. Прежде всего, чтобы система планеты и спутник была стабильной, планета должна иметь большую массу. Для сильного приливного нагрева спутник должен иметь вытянутую орбиту и, опять же, вращаться вокруг массивного тела.

3. Поэтому для моделирования ученые выбрали экзопланеты-изгоев с массой Юпитера, вокруг которых по эллиптической орбите вращается спутник массы Земли с эксцентриситетом от 0,001 до 0,5.

4. Далее нужен парниковый эффект для сохранения тепла. Для расчета необходимого уровня непрозрачности исследователи использовали алгоритм Патмо, который рассчитывает взаимодействие атмосферы с электромагнитным излучением на прямом участке с учетом многих факторов, в том числе фотохимических реакций, происходящих в газе.

5. Наконец, для образования воды необходим определенный химический состав небесного тела. Во всех рассмотренных сценариях ученые предполагали, что атмосфера спутника на 90 процентов состоит из углекислого газа и на 10 процентов из водорода.

6. Основным двигателем химических реакций для такой атмосферы будут космические лучи, которые разлагают CO 2 до CO + O. Затем выделяющийся кислород связывается с водородом и образует воду, но в то же время вода разлагается на OH. + H под действием космических лучей.

7. Чтобы рассчитать химическую эволюцию атмосферы спутника экзопланеты-изгоя и вычислить точки равновесия различных химических реакций, исследователи использовали симулятор.

8. Расчеты показали, что вода образуется как при сравнительно низком атмосферном давлении, так и при гораздо более высоком, около 10 бар. Различия в интенсивности космического излучения в долгосрочной перспективе практически не имеют значения.

9. В сценарии с низким давлением в течение 10 миллионов лет воды производится мало: сто тысяч миллиардов тонн, что в десятки тысяч раз меньше гидросферы Земли. В сценарии высокого давления образуется примерно в 13 раз больше воды.

10. По мнению ученых, такое небесное тело можно считать вполне жизнеспособным – хуже Земли, но лучше Марса. Однако орбита спутника планеты-изгоя будет постепенно округляться, и более десяти миллионов лет больше не будет обеспечивать достаточный приливный нагрев, чтобы поддерживать температуру поверхности выше точки плавления воды. Только присутствие других лун позволит продлить этот период.