Může život začít na měsíci kroužícím kolem planety bez svého slunce?

Osaměle putující planety, neboli toulavé planety, putují mezihvězdným prostorem úplně samy. Říct, že by jich mohlo být mnoho, je trochu slabé slovo. Nedávné odhady uvádějí počet potulných planet přibližně jako počet hvězd v naší Galaxii. Některé z nich jsou nepochybně doprovázeny měsíci – a některé z nich by mohly mít dokonce velikost Země. Nový článek Davida Dahlbüddinga z Ludwig Maximilian University v Mnichově a jeho spoluautorek, který byl přijat k publikaci do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a je k dispozici také v předtiskové verzi na platformě arXiv, popisuje, jak některé exoměsíce u potulných planet mohou mít na svém povrchu dokonce kapalnou vodu.

To pravděpodobně nezní příliš intuitivně. Tekutá voda může existovat pouze tehdy, když je prostředí dostatečně teplé, a toto teplo pochází primárně z hvězdy hostitelské planety. Jak by tedy mohl mít měsíc potulné planety, který ze své podstaty nemá v blízkosti hvězdu, na svém povrchu tekutou vodu? Jednoduchá odpověď zní – slapové síly, příliv a odliv.

To samozřejmě má určité nuance, ale slapový ohřev je jistě schopen na měsíci produkovat kapalnou vodu. Je to stejná síla, která pohání podpovrchové oceány na Enceladu a Europě a dokonce způsobuje sopky z roztavených hornin na Io, bez jakéhokoliv přímého vstupu energie ze Slunce. Stlačování a natahování příslušnými plynnými obřími planetami stačí k tomu, aby se nitro těchto měsíců zahřálo natolik, že se zde nachází kapalná voda.

Ale nikde ve Sluneční soustavě se na povrchu žádného z těchto měsíců nenachází kapalná voda. Enceladus a Europa mají mohutné ledové kůry pokrývající jejich oceány kapalné vody, které chrání teplo generované v jádru měsíce a umožňují teplotě v těchto hloubkách dosáhnout bodu tání ledu. Jak by si tedy mohly exoměsíce udržet kapalnou povrchovou vodu bez výhody ledového štítu, který by teplo držel „pod pokličkou“?

Původní úvahy v této oblasti, které vyvrcholily článkem Guilie Roccettiové, rovněž z Univerzity Ludwiga Maxmiliána v Mnichově, se zaměřily na to, zda by atmosféra tvořená oxidem uhličitým mohla účinně zachycovat energii ze slapového ohřevu na povrchu bez nutnosti ledového příkrovu. Aby se vytvořila dostatečná ochranná bariéra, musel být tlak CO2 velmi vysoký. Při vysokém tlaku a relativně nízké teplotě ze slapových sil by však CO2 kondenzoval do kapalné nebo ledové formy, což by způsobilo kolaps atmosféry a zamrznutí samotného měsíce.

Existuje však alternativní plyn, který zřejmě nepotká stejný osud – vodík. Nezkapalní se, s výjimkou absurdně nízkých teplot, takže se z atmosféry neuvolní. Za normálních okolností je však pro infračervenou energii transparentní, což znamená, že teplo ze slapových sil by mohlo jednoduše vyzařovat. Při velmi vysokých tlacích se však molekuly vodíku srážejí a vytvářejí přechodné dipóly, a v procesu známém jako srážkově indukovaná absorpce absorbují infračervené záření. To efektivně způsobuje, že vodíková atmosféra funguje jako obří skleníková deka, která umožňuje povrchu satelitu zůstat dostatečně teplý pro existenci kapalné vody pouze díky slapovému ohřevu z jeho hostitelské planety.

Aby dokázali svůj argument, provedli vědci sérii simulací teploty měsíců s různým složením a tlakem atmosféry, a také dopadu různých úrovní slapového ohřevu na potenciál kapalné vody. Použili jak model radiačního přenosu tepla, tak i model rovnovážné chemie, aby se ujistili, že přesně odrážejí skutečné atmosféry, které by mohly na těchto měsících existovat. A jejich zjištění bylo docela překvapivé.

Při tlaku 1 baru, který je standardní pro Zemi, by kapalná voda na povrchu těchto měsíců mohla existovat až 95 milionů let. Možná ještě působivější je, že s atmosférou stokrát silnější než atmosféra Země by kapalná voda na měsíci mohla existovat 4,3 miliardy let – zhruba tolik, kolik je stará samotná Země. Jak je pravděpodobné, že nějaký exoměsíc má tak silnou atmosféru, se teprve uvidí, ale vzhledem k jejich velkému počtu je jistě možné, že alespoň jeden ji má.

Na jakémkoliv měsíci s kapalnou vodou na povrchu existuje zajímavá nuance týkající se jedné konkrétní životodárné chemické látky – RNA. Oběžná dráha exoměsíce je pravděpodobně velmi eliptická kolem jeho mateřské planety, což způsobuje masivní, globální příliv a odliv jakékoliv kapalné vody na jeho povrchu – jako obrácený efekt toho, jak je příliv a odliv na Zemi ovlivněn gravitací Měsíce. To vytváří cyklus „mokrý/suchý“, který umožňuje vznik RNA. Vědci se domnívají, že na rané Zemi k tomuto procesu mohlo docházet v přílivových bazénech, které se měnily s přílivem a odlivem na planetě. Není třeba dodávat, že příliv a odliv na jakémkoliv takovém exoměsíci by byl mnohem, mnohem větší.

Takže ve skutečnosti existuje možnost, že by se život mohl vyvinout na měsíci o velikosti Země, který obíhá kolem masivní planety, ale ta neobíhá kolem žádné hvězdy. Vzhledem k tomu, že jen v naší Galaxii se jich pravděpodobně nacházejí stovky miliard, mohlo by to vést k velmi zajímavým a mimozemským biologiím. Prozatím je to ale jen spekulace, protože jsme dosud ani přímo nezaznamenali žádný takový exoměsíc. Fyzika však říká, že existují, a s rostoucími pozorovacími možnostmi je jen otázkou času, než nějaký najdeme. Možná, až se nám to podaří, bude stát za to ho hledat kvůli biologickým podpisům – člověk si stejně může dovolit snít.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/can-life-begin-on-a-moon-without-a-sun 

autor: František Martinek