Ezeket a világokat kóbor bolygóknak is nevezik, amelyek egyedül, csillagokhoz nem kötődve sodródnak a csillagközi térben. Mivel sokuk a többi bolygóhoz hasonlóan csillagok körül alakult ki, ezért feltételezhetjük, hogy holdjaik is lehetnek.
A kóbor bolygók jellemzően bolygóközi kölcsönhatások vagy csillagok közeli elhaladása következtében lökődnek ki rendszereikből. Bizonyos esetekben a bolygókutatók szerint a csillagokhoz hasonlóan közvetlen összeomlással is létrejöhetnek, így előfordulhat, hogy soha nem is keringtek csillag körül. Függetlenül attól, hogyan jöttek létre, ha milliárdnyi van belőlük, szinte biztos, hogy ezen bolygóközi vándorok némelyike rendelkezik exoholdakkal.
Bár elsőre úgy tűnhet, hogy a világűr fagyos vákuumában töltött milliárdnyi év kizárja az élet megjelenését és fejlődését, egy új kutatás szerint ez nem feltétlenül igaz. Maguk a kóbor bolygók talán túl hidegek lehetnek, de a holdjaik melegen maradhatnak. Sőt, megfelelő körülmények között, legalábbis elméletileg, akár komplex élet is kialakulhat ezeken az exoholdakon.
A Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban megjelent új tanulmány, melynek vezető szerzője David Dahlbüdding, a müncheni Ludwig-Maximilians-University fizikus doktorandusza, szerint ez lehetséges és a szerzők el is magyarázzák, hogyan. Az élethez folyékony víz kell, a folyékony vízhez pedig hőforrás. Csillag hiányában a hő két másik forrásból származhat, melyhez saját Naprendszerünk holdjai mutatják az utat.
Noha nagy távolságra vannak a Naptól, a Jupiter holdjai, az Europa és a Ganymedes is (vélhetően) felszín alatti óceánokkal rendelkeznek. Az árapályfűtés elég melegen tartja a Jupiter Europa holdját ahhoz, hogy jéggel borított óceánja folyékony maradjon. A radiogén fűtés (radioaktív bomlásból származó hő) ugyanezt teszi a Ganymedesszel. Ugyanezek a mechanizmusok segíthetnek a kóbor bolygóknak és exoholdjaiknak melegen maradni.
A kutatók 26 293 olyan Föld-tömegű exoholdat modelleztek, amelyek Jupiter-tömegű kóbor bolygók körül keringenek. A Föld méretű holdak azért fontosak, mert a kisebb tömegű holdak nem termelnek elég hőt az árapályfűtés során és gravitációjuk sem elég erős egy kellően vastag légkör megtartásához.
Amikor egy bolygó kilökődik a rendszeréből, a holdja általában excentrikus (elnyújtott) pályára kényszerül a bolygó körül, hacsak nem szakad el tőle teljesen. Ez kulcsfontosságú ebben a munkában, ugyanis az elnyújtott pálya miatt a hold távolsága folyamatosan változik a bolygótól, ami a gravitációs erők váltakozása révén „gyúrja”, deformálja a holdat. Ez a belső súrlódás hőt termel, éppen eleget ahhoz, hogy akár milliárd évekig folyékony vizet tartson fenn a felszín alatt.
Ahhoz, hogy a komplex élet kialakulhasson, a holdnak meg is kell tartania ezt a hőt a légkörével. A Földön tudjuk, hogy minél több a szén-dioxid, annál több hőt tart vissza a légkör. Ám a Földet a Nap fűti, míg az exoholdak nem kapnak csillagászati sugárzást. Korábbi kutatások szerint a szén-dioxid-gazdag légkör legfeljebb 1,6 milliárd évig tudná melegen tartani az exoholdakat, utána a gáz megfagyna és kicsapódna a felszínre. Ez az idő azonban kevés a komplex élet kifejlődéséhez.
Itt jön a képbe a hidrogén. A kutatók megállapították, hogy az árapályfűtött exoholdak bizonyos típusú légkörei hidrogénben gazdag légkörökké fejlődhetnek, amelyek elég ideig megtarthatják a hőt a komplex élet megjelenéséhez. Noha a hidrogén nem ejti csapdába az infravörös sugárzást úgy, mint a szén, nagy nyomás alatt a hidrogénmolekulák egy ütközés-indukált abszorpciónak nevezett folyamat révén képesek csapdába ejteni az infravörös sugárzást. Ez a mechanizmus akár 4,3 milliárd évig is fenntarthatja a folyékony vizet a felszínen, ami majdnem megegyezik a Föld jelenlegi életkorával. A komplex élet a Földön a kambriumi robbanás során terjedt el, valamivel több mint 500 millió évvel ezelőtt. Tehát ha egy exohold 4,3 milliárd évig meleg maradhatna, megalapozott a feltételezés, hogy kialakulhat rajta komplex élet.
A kutatásban az árapályfűtésből adódó melegedésnek és lehűlésnek a folyékony víz fenntartásán túl is szerepe volt. Az élet kialakulásához összetett szerves molekuláknak kell létrejönniük, és a víz párolgási-lecsapódási ciklusa egy olyan mechanizmus, amely elősegíti ezek képződését. A kutatók szerint az ár-apály ciklusok okozta nedves-száraz ciklusok, és a feloldott ammónia lúgossága kedvező feltételeket teremthet az RNS-polimerizációhoz, ami az élet megjelenésének alapfeltétele.
Dahlbüdding rámutatott, hogy az életet hordozó Földön az aszteroidák is segítséget nyújthattak. „Világos kapcsolatot fedeztünk fel e távoli holdak és a korai Föld között, ahol az aszteroida-becsapódások révén kialakult magas hidrogénkoncentráció megteremthette az élet feltételeit” - mondta. A Föld korai, ún. hádészi korszakában bekövetkező aszteroida-becsapódások vasat hoztak magukkal, amely extrém nyomás és hő hatására reakcióba lépett az óceán vizével. A vas oxigénatomokat vont el a víz molekulákból vas-oxidok képződése mellett, a hidrogén pedig a légkörben maradt. Dahlbüdding nem azt állítja, hogy ugyanez a mechanizmus lejátszódhatna az exoholdakon is, mert aszteroidaöv mint forrás nélkül ez talán nem valószínű. Azt viszont megmutatja, hogy a hidrogénben gazdag légkörök szerepet játszhatnak az élet végső megjelenésében.
Bár jelenleg még nincs megerősített exohold-felfedezésünk, csak néhány ígéretes jelölt, azok is csillagok exobolygói körül. Jelenleg nincsenek megerősített kóbor bolygók sem, csak több száz jelölt, mivel egyszerűen nem látjuk őket. A helyzet azonban hamarosan változhat. A Nancy Grace Roman űrtávcső várhatóan több száz kóbor bolygót és számos exoholdat fedezhet fel gravitációs mikrolencsézéssel. Arra is készen áll, hogy legalább néhány exoholdat felfedezzen. A Roman-űrtávcső képes lesz olyan kóbor bolygók körüli exoholdakat észlelni, amelyek tömege nagyjából fele a Ganymedesének. Ha célzott tranzit-keresést végez, egyes becslések szerint körülbelül egy tucatnyi, nagyjából Titán-méretű exoholdat találhat kóbor bolygók körül.
Bár a légkörök elemzése még messze van a jelenlegi technológiai lehetőségeinktől, a kutatás rávilágít: az élet nem feltétlenül csak a napsütötte világokban, hanem a csillagközi tér sötétjében vándorló holdak mélyén is utat törhet magának.
A cikk forrása: https://www.universetoday.com/articles/are-rogue-exomoons-the-newest-frontier-in-the-search-for-habitability
Szerző: Derekas Aliz, Tudományos főmunkatárs
ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium