|
Может ли зародиться жизнь на луне без солнца
|
|
|
|
Свободно плавающие планеты, или, как их еще называют, планеты-изгои, блуждают в межзвездном пространстве в полном одиночестве. Сказать, что их может быть много, было бы преувеличением. По последним оценкам, количество планет-изгоев примерно равно количеству звезд в нашей галактике. Некоторые из них, несомненно, сопровождаются лунами, а некоторые из них могут быть даже размером с Землю. В новой статье Дэвида Дальбюддинга (David Dahlbudding) из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана (Ludwig Maximilian University of Munich) и его соавторов, принятой к публикации в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества (Royal Astronomical Society), а также доступной в виде предварительной печати на arXiv, описывается, как некоторые из этих экзолунных спутников-"изгоев" могут даже содержать жидкую воду на своей поверхности.
|
|
|
|
Это, вероятно, звучит совершенно нелогично. Вода в жидком виде может существовать только при достаточно высокой температуре окружающей среды, и это тепло в основном исходит от звезды, у которой находится планета. Так как же на поверхности спутника планеты-изгоя, рядом с которым, по определению, нет звезды, может быть жидкая вода? Ответ прост — приливы.
|
|
|
|
Очевидно, что в этом есть какой-то нюанс, но приливный нагрев, безусловно, способен привести к образованию жидкой воды на Луне. Это та же самая сила, которая питает подземные океаны на Энцеладе и Европе и даже вызывает извержения расплавленных горных пород на Ио без какого-либо прямого поступления энергии от Солнца. Того, что их соответствующие планеты-газовые гиганты толкают и притягивают друг к другу, достаточно, чтобы нагреть внутренности этих спутников настолько, что вода растает.
|
|
|
|
|
|
|
Но нигде в нашей Солнечной системе на поверхности ни одного из этих спутников нет жидкой воды. Океаны с жидкой водой на Энцеладе и Европе покрыты массивными ледяными покровами, которые защищают тепло, выделяемое в ядре Луны, позволяя температуре на этих глубинах достигать точки плавления воды. Итак, как же блуждающим экзолунам удалось бы удержать на своей поверхности жидкую воду без использования ледяного покрова, удерживающего тепло на месте?
|
|
|
|
Оригинальные идеи в этой области, кульминацией которых стала статья Гильи Роккетти, также из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана, посвященная тому, может ли атмосфера, наполненная углекислым газом, эффективно улавливать энергию приливного нагрева на поверхности без необходимости создания ледяного покрова. Чтобы создать достаточный защитный барьер, давление CO2 должно было быть очень высоким. Однако при высоком давлении и относительно низком нагреве от приливных сил CO2 сконденсировался в жидкую или ледяную форму, что привело к коллапсу атмосферы и замерзанию самой Луны.
|
|
|
|
Но есть альтернативный газ, который, похоже, не постигнет та же участь, — водород. Он превращается в жидкость только при абсурдно низких температурах, поэтому не распадается за пределами атмосферы. Однако в обычных условиях он прозрачен для инфракрасной энергии, а это означает, что тепло, создаваемое приливными силами, может просто рассеиваться.
|
|
|
|
Но при очень высоких давлениях молекулы H2 сталкиваются, образуя кратковременные диполи, и в процессе, известном как поглощение, вызванное столкновением (CIA), поглощают инфракрасный свет. Это эффективно приводит к тому, что водородная атмосфера действует как гигантское парниковое покрытие, позволяя поверхности Луны оставаться достаточно теплой для существования жидкой воды благодаря одному лишь приливному нагреву планеты-хозяина.
|
|
|
|
Чтобы доказать свою точку зрения, исследователи провели серию симуляций температуры лун с различным составом и давлением атмосфер, а также влияния различных уровней приливного нагрева на потенциальное наличие жидкой воды. Они использовали как модель радиационного теплообмена, так и модель равновесного химического состава, чтобы убедиться, что они точно отражают реальную атмосферу, которая может существовать на этих спутниках-изгоях. И то, что они обнаружили, было совершенно поразительным.
|
|
|
|
При стандартном для Земли давлении в 1 бар жидкая вода могла бы существовать на поверхности этих спутников до 95 миллионов лет. Возможно, еще более впечатляюще то, что при атмосфере, которая была в 100 раз толще земной, жидкая вода могла существовать на Луне в течение 4,3 миллиардов лет — примерно столько же, сколько возраст самой Земли. Еще предстоит выяснить, насколько вероятно, что блуждающий экзолун обладает такой сильной атмосферой, но, учитывая их огромное количество, вполне возможно, что по крайней мере один из них обладает такой атмосферой.
|
|
|
|
На любой луне, поверхность которой покрыта жидкой водой, есть интересный нюанс, связанный с одним конкретным химическим веществом, дающим жизнь, — РНК. Орбита Луны, вероятно, сильно вытянута по эллиптической орбите вокруг ее родительской планеты, что вызывает массовые глобальные приливы любой жидкой воды на ее поверхности — подобно обратному эффекту того, как гравитация Луны влияет на приливы на Земле. Это создает цикл "увлажнение/высыхание", который позволяет образовываться РНК. Ученые полагают, что на ранней Земле этот процесс мог происходить в приливных бассейнах, которые менялись в зависимости от приливов планеты. Нет необходимости говорить, что приливы на любом таком экзолуне были бы намного сильнее.
|
|
|
|
Таким образом, на самом деле существует вероятность того, что жизнь могла бы развиться на луне размером с нашу планету, вращающейся вокруг массивной планеты, но не вокруг какой-либо звезды. Учитывая, что только в нашей галактике их, вероятно, сотни миллиардов, это может привести к появлению очень интересной и чуждой биологии. Но пока все это только предположения, поскольку мы еще даже непосредственно не обнаружили блуждающий экзолун. Физики утверждают, что он существует, и, учитывая все возрастающие возможности наблюдений, это только вопрос времени, когда мы его обнаружим. Может быть, когда мы это сделаем, стоит поискать биосигналы — в любом случае, мечтать можно.
|
|
|
|
Источник
|
