Екзолуните – море от лава или безводни скали?

Рене Хелър от университета „Макмастър” (Канада) и Хорхе Сулуага от университета на Антиокия (Колумбия) всестранно разгледали въпроса, който се смята за ключов за потенциалната обитаемост на екзолуните.

Както помним, в зоните на обитаемост около значителен брой звезди са открити доста планети гиганти. Макар че самите те едва ли са способни да породят живот от земен тип, както подсказва Слънчевата система, редом с всеки гигант съществува поне един голям спътник, богат на вода и въглеводороди.

Ако се намират в зоната на обитаемост, а два от тях по размери превъзхождат Меркурий, спътниците на газовите гиганти теоретично биха били напълно пригодни за развитието на доста сложен живот.

Впрочем, ако те нямат силно магнитно поле, както това се е случило по неясни причини с Венера, то повърхностната радиация ще убие всеки живот, а водата ще може интензивно да „изтича” от атмосферата в пустия Космос, превръщайки такива тела в безводна пустиня.

Как да определим ще имат ли екзолуните магнитосфера с такава интензивност, която не допуска толкова тъжен сценарий?

Когато изследователите се опитали да прояснят този въпрос, ги чакало разочарование – само най-големите екзолуни са надарени с магнитосферен потенциал. Същата е ситуацията в Слънчевата система – едва най-големият от местните спътници, Ганимед, притежава собствено магнитно поле, а и самото му съществуване до известна степен е удивително.

Така че, заключават учените, в безопасност може да бъдат само тези екзолуни, които изцяло са покрити с магнитосферата на стопанските планети – като Титания, стопроцентово защитена от магнитното поле на Уран, или големите спътници на Юпитер.

Както подчертават учените, магнитосферите на планетите гиганти са доста големи. В случая с Юпитер те се намират на 50 планетни радиуса, тоест до 3,5 млн. км, или девет пъти по-далече, отколкото се намира Луната от Земята. Но въпросът е какви са по размери магнитосферите на екзопланетите гиганти?

За да изясни това, Хорхе Сулуага използвал разработения от него модел, който по думите му в случая с нашата система се справя с оценката на магнитното поле по размерните данни на небесните тела в диапазона от масите от Ганимед до Юпитер.

Но тук трябва да отчетем още едно обстоятелство – дори ако магнитното поле на екзопланетата е достатъчно силно, за да предпази луната от външни въздействия, последната не може да се разположи по-близо от определено разстояние от хазяина си. В противен случай приливното нагряване, предизвикано от гравитацията на газовия гигант, или ще изкипи водата на спътника, или (в най-добрия случай) ще предизвика мощно изригване на вулкани, както това се случва на Йо.

Едва ли сложен живот би бил радостен от постоянното полиране на планетната повърхност от лавата. А изглежда, именно такъв вариант грози всеки спътник на мястото на юпитерианския Йо.

Магнитосферата може да защитава спътниците, но тогава те ще са толкова близо до планетата, че тяхната повърхност често ще бъде покрита от лава. Или спътниците може да бъдат отдалечени на безопасно разстояние, но незащитени от магнитно поле – освен гиганти от типа на Ганимед. Само че Ганимедите са редки (може би един на система), тоест повечето екзолуни или ще са необитаеми, или ще бъдат убежище само за екстремофили. С други думи, обитателите на Пандора биха се чувствали доста зле, смятат учените.

Има няколко момента, които те леко опростили, за да стигнат до такива изводи. Например приливната деформация на луните зависи от модела на техните орбити. Колкото по-близо е орбитата до точен кръг, толкова по-малко е приливното нагряване. Следователно спътник, въртящ се по правилен кръг, няма да пострада от нагряване. Накрая в системата спътници на Юпитер ние виждаме обекти, едновременно по-отдалечени от него в сравнение с Йо и в същото време защитени от магнитното поле на газовия гигант. Иначе казано, и тук не всичко е така безнадеждно.

В своите изчисления авторите са взели средните ексцентрицитети на спътниците от Слънчевата система. Затова „средно” те са прави – приливното нагряване ще бъде важен фактор. Но винаги ли отрицателен?

В Слънчевата система много спътници са подложени на такова нагряване. Но само на някои ние виждаме активен вулканизъм, предизвикан от приливното взаимодействие с гигантите. И нито един от големите спътници на газовите гиганти не е прегрят до състояние, при което губи вода. Те са толкова далече от Слънцето, че там е доста студено.

Ако нашите гиганти се намират на орбитата на Церера, приливното взаимодействие заедно със светлината от Слънцето би могло да даде на спътника умерена температура без особен вулканизъм или излишно нагряване на повърхностната вода.

Впрочем в този случай такива екзолуни ще се разполагат не във формалната зона на обитаемост, която в нашата система завършва при орбитата на Марс, тоест много по-близо до Слънцето, отколкото е орбитата на Церера. Следователно търсенето само в зоната на обитаемост не позволява на астрономите да видят потенциално обитаема екзолуна.

Отчет за изследването е даден за публикуван в Astrophysical Journal Letters, а с кратката му версия можете да се запознаете тук.

Източник: CMS FACom