Πώς μπορεί να υπάρξει ζωή χωρίς ήλιο; Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο Λούντβιχ Μαξιμίλιαν του Μονάχου (LMU) και το Ινστιτούτο Εξωγήινης Φυσικής Max Planck (MPE) αποκαλύπτει ότι τα φεγγάρια που περιφέρονται γύρω από «ορφανούς» πλανήτες —κόσμους που περιπλανώνται στο διαστρικό διάστημα χωρίς να ανήκουν σε κανένα ηλιακό σύστημα— μπορεί να διατηρούν υγρούς ωκεανούς για δισεκατομμύρια χρόνια.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε από το Excellence Cluster ORIGINS, δείχνει ότι ο συνδυασμός ατμόσφαιρας πλούσιας σε υδρογόνο και παλιρροιακής θέρμανσης θα μπορούσε να δημιουργήσει συνθήκες κατάλληλες για την ανάπτυξη ζωής ακόμα και στα πιο σκοτεινά σημεία του γαλαξία.
Πώς γεννιούνται οι «ορφανοί» πλανήτες
Τα πλανητικά συστήματα σχηματίζονται μέσα σε χαοτικά περιβάλλοντα. Κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης, γιγάντιοι πλανήτες μπορεί να περάσουν επικίνδυνα κοντά ο ένας στον άλλον, εκτοξεύοντας γειτονικούς κόσμους εντελώς έξω από το ηλιακό τους σύστημα. Αυτοί οι εκτοπισμένοι πλανήτες ονομάζονται ελεύθερα αιωρούμενοι πλανήτες ή «ορφανοί» πλανήτες, καθώς ταξιδεύουν στον γαλαξία χωρίς να περιφέρονται γύρω από άστρο.
Προηγούμενη έρευνα υπό την καθοδήγηση της φυσικού Dr. Giulia Roccetti από το LMU έδειξε ότι οι γιγάντιοι πλανήτες που εκτοξεύονται από τα συστήματά τους μπορεί να διατηρήσουν μερικά από τα φεγγάρια τους μετά την εκτόξευσή τους στο βαθύ διάστημα. Ωστόσο, οι τροχιές αυτών των φεγγαριών αλλάζουν δραματικά: αντί να κινούνται σε σχεδόν κυκλικές διαδρομές, καταλήγουν να ταξιδεύουν σε εξαιρετικά επιμήκεις τροχιές γύρω από τον πλανήτη τους.
Παλιρροιακή θέρμανση: Η κρυφή πηγή ενέργειας
Καθώς αυτά τα φεγγάρια πλησιάζουν και απομακρύνονται από τον πλανήτη τους σε κάθε τροχιά, ισχυρές βαρυτικές δυνάμεις τα τεντώνουν και τα συμπιέζουν συνεχώς. Αυτή η επαναλαμβανόμενη παραμόρφωση παράγει εσωτερική θερμότητα μέσω τριβής —μια διαδικασία γνωστή ως παλιρροιακή θέρμανση.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η θερμότητα μπορεί να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να εμποδίσει την πλήρη κατάψυξη των επιφανειακών ωκεανών, ακόμη και στο ακραίο ψύχος του διαστρικού διαστήματος, όπου δεν φτάνει κανένα ηλιακό φως.
Το αν αυτή η θερμότητα παραμένει παγιδευμένη κοντά στην επιφάνεια εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ατμόσφαιρα. Στη Γη, το διοξείδιο του άνθρακα λειτουργεί ως σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου που βοηθά στη συγκράτηση της θερμότητας. Παλαιότερες μελέτες είχαν προτείνει ότι ατμόσφαιρες πλούσιες σε διοξείδιο του άνθρακα θα μπορούσαν να υποστηρίξουν κατοικήσιμες συνθήκες σε εξωφεγγάρια για έως και 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά στα παγωμένα περιβάλλοντα γύρω από ορφανούς πλανήτες, το διοξείδιο του άνθρακα θα συμπυκνωνόταν τελικά και θα έχανε μεγάλο μέρος της θερμαντικής του ικανότητας.
Ατμόσφαιρες υδρογόνου: Η απροσδόκητη λύση
Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές μελέτησαν ατμόσφαιρες πλούσιες σε υδρογόνο. Τα μόρια υδρογόνου κανονικά επιτρέπουν στην υπέρυθρη ακτινοβολία να περνά εύκολα. Ωστόσο, υπό εξαιρετικά υψηλή πίεση, οι συγκρούσεις μεταξύ μορίων υδρογόνου δημιουργούν προσωρινές μοριακές αλληλεπιδράσεις που μπορούν να απορροφήσουν και να παγιδεύσουν τη θερμική ακτινοβολία. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επαγόμενη από σύγκρουση απορρόφηση.
Επειδή το υδρογόνο παραμένει σταθερό σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορεί να λειτουργήσει ως αποτελεσματική μονωτική κουβέρτα γύρω από αυτά τα φεγγάρια, βοηθώντας τα να διατηρήσουν τη θερμότητα για δισεκατομμύρια χρόνια —έως και 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια, σύμφωνα με τα μοντέλα.
Ενδείξεις για την προέλευση της ζωής
Τα ευρήματα μπορεί επίσης να προσφέρουν πληροφορίες για το πώς εμφανίστηκε η ζωή στη Γη. Ο David Dahlbüdding, υποψήφιος διδάκτορας στο LMU και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί: «Η συνεργασία μας με την ομάδα του καθηγητή Dieter Braun μας βοήθησε να αναγνωρίσουμε ότι το λίκνο της ζωής δεν απαιτεί απαραίτητα έναν ήλιο. Ανακαλύψαμε μια σαφή σύνδεση ανάμεσα σε αυτά τα μακρινά φεγγάρια και την πρώιμη Γη, όπου υψηλές συγκεντρώσεις υδρογόνου από προσκρούσεις αστεροειδών θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει τις κατάλληλες συνθήκες για ζωή».
Οι ερευνητές προτείνουν επίσης ότι οι παλιρροιακές δυνάμεις μπορεί να οδηγούν σε σημαντική χημική δραστηριότητα. Η συνεχής διάταση και συμπίεση ενός φεγγαριού μπορεί να δημιουργεί επαναλαμβανόμενους κύκλους υγρού-ξηρού, όπου το νερό εξατμίζεται και συμπυκνώνεται διαρκώς. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτοί οι κύκλοι μπορεί να βοηθούν στην παραγωγή πολύπλοκων μορίων απαραίτητων για τη ζωή.
Κρυμμένοι κατοικήσιμοι κόσμοι σε όλον τον γαλαξία
Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι οι ορφανοί πλανήτες μπορεί να είναι εξαιρετικά συνηθισμένοι σε ολόκληρο τον Γαλαξία. Ορισμένες εκτιμήσεις υποστηρίζουν ότι υπάρχουν τόσοι ελεύθερα αιωρούμενοι πλανήτες όσοι και αστέρια στον γαλαξία μας. Αν πολλοί από αυτούς τους πλανήτες φιλοξενούν επίσης φεγγάρια, ο αριθμός των πιθανών περιβαλλόντων όπου θα μπορούσε να υπάρξει ζωή μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερος από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα.
Η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι οι κατοικήσιμοι κόσμοι μπορεί να μην χρειάζονται καθόλου ηλιακό φως —η ζωή θα μπορούσε να αναδυθεί και να επιβιώσει ακόμα και στις πιο σκοτεινές περιοχές του διαστήματος, αλλάζοντας ριζικά τον τρόπο με τον οποίο αναζητούμε εξωγήινη ζωή.