Похоже, что спутники планет-странников могут сохранять условия, пригодные для существования жидкой воды, в течение миллиардов лет. И это даже без света и тепла какой-либо звезды. Новое исследование показывает, что подобные миры способны оставаться тёплыми почти так же долго, как существует Земля.
Планеты-странники могут формироваться в обычных планетных системах. Но затем различные гравитационные неустойчивости и взаимодействия с соседними планетами могут выбросить их в межзвёздное пространство. Так они и становятся межзвёздными странниками. Моделирование показывает, что при таком «изгнании» планета иногда сохраняет свои спутники, хотя их орбиты могут сильно вытягиваться.
Этот факт может играть ключевую роль в поддержании на спутнике благоприятных условий. Когда спутник движется по вытянутой орбите, расстояние до планеты-странника постоянно меняется. Из-за этого тяготение планеты многократно сжимает и деформирует его недра. Такое «переминание» порождает трение внутри недр спутника и выделяет тепло. Этот процесс называют приливным нагревом.
В нашей Солнечной системе этот механизм подпитывает интенсивную вулканическую активность спутника Юпитера Ио, а также помогает предотвратить замерзание подповерхностных океанов на ледяных спутниках газовых гигантов.
В новой работе исследователи смоделировали систему, где спутник размером с Землю обращается вокруг планеты-бродяги, похожей на Юпитер. Оказалось, что приливный нагрев может обеспечивать достаточно тепла, чтобы вода на поверхности такого мира оставалась жидкой даже в холоде межзвёздного пространства.
Однако ключевую роль играет атмосфера спутника. Ранее предполагалось, что плотная атмосфера из углекислого газа могла бы удерживать тепло примерно 1,6 миллиарда лет. Однако из-за экстремально низких температур углекислый газ может конденсироваться в снег. Это приводит к коллапсу атмосферы и быстрому вымерзанию поверхности.
Однако более эффективным «одеялом» для спутника может оказаться водород. При высоком давлении молекулы водорода гораздо эффективнее удерживают тепло, которое иначе ушло бы в космос. Более того, результаты моделирования показали, что при наличии плотной водородной атмосферы спутник может поддерживать температуру, достаточную для существования жидкой воды, до 4,3 миллиарда лет. А это лишь немногим меньше времени существования нашей планеты.
Если эти результаты подтвердятся, то потенциально пригодные для жизни миры могут существовать не только возле звёзд. Даже в тёмных глубинах межзвёздного пространства могут находиться долгоживущие оазисы тепла. Это луны, согреваемые внутренними приливными силами и укрытые плотной атмосферой. Это значительно расширяет список мест, где во Вселенной могла бы возникнуть и существовать жизнь. А чем ей питаться в этом царстве вечного мрака, мы как-нибудь разберём в одном из будущих роликов на канале.