Обитаемите екзолуни и възможността за живот
3 mths


Възможността за развитие на живот на планетата е свързана с наличието на спътник. Но в някои случаи самите спътници (екзолуни) може да се превърне в място, подходящо за живот, дори ако планетата е извън обитаемата зона на звездата.

Допълнителен източник на енергия за планетата и нейния спътник могат да бъдат приливните сили, възникващи от гравитационното взаимодействие на двете тела.

Основните усилия на астробиолозите е да намерят в Слънчевата система подходящо място за живот, като в момента те са съсредоточени върху Марс. Смята се, че по отношение на “потенциалната обитаемост” тя заема почетно второ място от всички небесни тела.

В близко бъдеще обаче, с развитието на възможностите на астронавтиката и космическите телескопи, вниманието ще се измести към външната част на Слънчевата система. Говорим за спътниците на гигантските планети отвъд “снежната линия” (Европа, Титан, Енцелад и др.)

В астробиологията се е развила известна дихотомия

– от една страна, каменните планети във вътрешната част на Слънчевата система в рамките на „потенциалната обитаема зона“, тоест разстоянията от Слънцето, където температурата позволява съществуването на течна вода, и от друга страна, ледените спътници на гигантските планети извън нейните граници.

Обитаемите екзолуни и възможността за живот

За обитаемостта на екзопланетите и техните спътници, екзомоните, могат да играят голяма роля.

Пример за такава връзка е над главите ни. Фактът, че Луната е повлияла благоприятно на еволюцията на познатите ни форми на живот, е почти очевиден. Може да се спори за относителната роля на различните фактори, въведени от спътника (например стабилизирането на оста на въртене на Земята, което е позволило на организмите да се развиват дълго време при повече или по-малко едни и същи климатични условия).

Самите екзомони могат да действат като потенциални места за произхода на живота – такава възможност си струва да се обмисли, тъй като вече обръщаме внимание на големите сателитни луни на Юпитер и Сатурн. В ново проучване астрофизиците проучили, как орбиталните параметри на сателитите на екзопланетите са свързани с явленията на приливно нагряване.

Приливното нагряване представлява гравитационната връзка

на две или три тела (планета и нейните две луни), които водят до активиране на геоложките процеси върху тях (по-специално вулканизъм), които от своя страна могат да действат като източник на енергия за поддържане на живота.

Обитаемите екзолуни и възможността за живот

В много случаи покритите с лед луни могат да имат огромни подледникови океани. Океаните се образуват поради приливно нагряване – гравитационното взаимодействие на спътника с неговата гигантска планета. Тяхното съществуване се осигурява от горещи хидротермални отвори на дъното поради активни геоложки процеси вътре (например на границата между кората и мантията).

Топлината от такива източници може да е достатъчна за съществуването и потенциалната обитаемост на “планетите-океани“. Такива светове могат да съществуват и извън обитаемата зона на звезда – тяхната вътрешна топлина, която компенсира липсата на радиационна енергия от звездата.

През последните десетилетия астробиолозите и геолозите предполагат, че формирането на Луната преди около 4,5 милиарда години е изиграло ключова роля за появата на живот на Земята. Магнитното поле на Земята възниква в резултат на въртенето на разтопеното външно ядро ​​около вътрешното твърдо тяло в посока, обратна на въртенето на планетата.

Магнитното поле е основен механизъм за защита от космическа радиация,

както и за поддържането на стабилна атмосфера. Без нея атмосферата на планетата постепенно би била отнесена от слънчевия вятър, както се е случило на Марс. Все още не е ясно, защо полето е запазено на Земята, но е избледняло на Марс. Едно от правдоподобните физически обяснения е, че материалът на течното ядро ​​е бил в движение през тези няколко милиарда години поради приливните сили на Луната (точно като приливите и отливите в океана).

Така че взаимодействието на една планета с нейния спътник (екзолуна) може да повлияе на потенциалната обитаемост и на двете космически тела. Екзолуните могат да се използват и за анализ на вътрешността на планетите. Ако привличането на планетата предизвика приливни явления на сателита, част от енергията на деформацията на космическото тяло се превръща в топлина, която загрява Луната.

Обитаемите екзолуни и възможността за живот

Този процес зависи от много фактори, включително размера на сателита и вътрешната структура (състава на неговите скали на различни дълбочини). Приливните сили също зависят от масата на луната, разстоянието до планетата и удължението на орбитата (ексцентричност).

И ако в системата има няколко луни, те могат да си влияят, влизайки в орбитален резонанс с много възможни варианти. В този случай орбиталните ексцентритети могат да приемат доста големи стойности, което допълнително засилва ефекта от приливното нагряване.

Такива ефекти следват от решенията на проблема

за движението на няколко тела и се потвърждават от математическото моделиране на такива гравитационни системи. Освен това можем да наблюдаваме практическото прилагане на тези ефекти върху много луни на Юпитер. По-специално, най-близката му голяма луна, Йо, която е показателен пример за приливно нагряване, вероятно усилено от резонанса с другите луни.

Орбиталният резонанс е такава конфигурация на сателити, в която техните периоди са свързани като малки цели числа (например те говорят за резонанс 2:1, 3:2 и т.н). В този случай двата спътника преминават близо един до друг на равни интервали и се „изтласкват“ от установените си орбити.

При един акт на приближаване предаваният импулс може да бъде сравнително малък, но редовността на такива повторения предизвиква ефект, подобен на люлеенето на люлка, ако те се бутат на строго определени интервали.

Обитаемите екзолуни и възможността за живот

В новата работа са разгледани луните-сателити на хипотетичната екзопланета, които са в резонанс 2:1 със своята планета. Размерът и типът на планетите варирали от малки скалисти планети и газови гиганти като Нептун до супер-Юпитери. Най-голямата стойност на приливното нагряване се наблюдава при спътници в близост до земните планети с орбитален период от 2 до 4 дни. В този случай “приливната яркост” се оказва 1000 пъти по-голяма от тази на спътника на Юпитер Йо, а приливната температура (температура, дължаща се на приливното нагряване) достига 480 K (≈207 °C).

Такива резултати могат да повлияят

на стратегията за провеждане на проучвания на небето в търсене на екзопланети и признаци на живот върху тях. Сега ще бъде логично целенасочено да включим и екзолуните в програмата.

Космическите телескопи като Kepler вече са регистрирали много кандидати за екзолуна. Но днес, за разлика от екзопланетите, нито една от тези находки не е уверено потвърдена. Най-вероятно при сегашното ниво на технологията за наблюдение и обработка на данни, това не може да бъде направено с необходимото ниво на надеждност.

Приливното нагряване може да бъде в основата на нов метод за откриване на екзолуни. Екзолуните днес (теоретично) могат да бъдат открити с помощта на вторичния транзитен метод. Същността на метода е основно същата, както при търсенето на екзопланета.

Следователно, екзолуните се откриват чрез изследване на тези фини вариации в светлинната крива. Но ако луната е силно нагрята от приливните сили от нейната планета, можем да очакваме, че спадът в яркостта на светлинната крива ще бъде значително по-голям. Има и друг ефект, чрез който е възможно да се открие екзолуната, която все още не се вижда в телескопа.

Обитаемите екзолуни и възможността за живот

Сателит, който е по-топъл поради същите приливни сили,

ще освободи повече летливи съединения като калий или натрий в космоса поради вулканизъм (точно, както това се случва на Йо). Следователно линиите на калий и натрий в спектъра на една екзопланета са добър сигнал, че тя има спътник.

През следващите няколко години телескопите от следващо поколение като телескопа James Webb ще изследват атмосферата на екзопланетите, използвайки комбинация от спектрометрия, инфрачервени изображения и сложни адаптивни оптични алгоритми.

От друга страна, дори бъдещите наземни телескопи като ELT ( Extremely large Telescope ) на Южноевропейската обсерватория в Чили ще могат да правят директни снимки на екзопланетите. В същото време те ще имат възможност да изучават химическите „отпечатъци“ на екзолуните.

Благодарим Ви, че прочетохте тази статия. Просвещението няма за цел да промени вашата гледна точка. Дали ще повярвате на тази статия или не, това е ваш избор! Не забравяйте да ни последвате в социалните мрежи!

Просвещението ©

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Просвещението без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Просвещението, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Република България. Просвещението си запазва правото да реагира на подобни нарушения включително по съдебен ред.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *