В школьной программе подчёркивают роль Солнца как главного источника тепла для Земли, без которого наша планета остыла бы и потеряла бы биоактивные процессы. Однако помимо солнечного излучения у Земли есть внутренние источники тепла – остаточное тепло ядра и энергия от радиоактивного распада, которые поддерживают вулканизм и вносят вклад в геотермальную активность. Вероятно, у каменистых экзопланет существуют аналогичные механизмы генерации тепла.
Современные исследователи обращают внимание и на другие формы генерации энергии, способные обеспечить условия для жизни. Одним из таких источников является приливный нагрев. Он возникает, когда мощная гравитация массивного объекта искажет форму спутника, приводя к постоянным циклам деформации, что выделяет тепло и может сохранять подледный океан в жидком состоянии. Именно благодаря приливному нагреву Европа, один из спутников Юпитера, скрывает подо льдом обширный солоноватый океан.
Недавно учёные из Астрономического института Конколи Теге (HUN-REN, Венгрия) опубликовали работу «Жизнь во мраке: оценка урабильности экзоспутников блуждающих планет», где исследуют возможность обитательности спутников планет, оказавшихся в межзвёздном пространстве после взрыва сверхновой. Авторами выступили Виктория Фрёлих и Жольт Регалы; статья принята к публикации в «Астрономии и астрофизике».
Понятие «урабильность» (от англ. urability) обозначает минимальный набор физико-химических условий, достаточный для возникновения жизни, тогда как «пригодность для жизни» (habitability) описывает способность тела поддерживать существование жидкой воды и живых организмов. Авторы подчёркивают: урабильность учитывает генезис жизни, включая геофизические и энергетические факторы.
По словам исследователей, в нашу галактику могут приходиться до двух свободно дрейфующих планет размером с Юпитер на каждую звезду, и уже обнаружено несколько сотен таких объектов. Соответственно, речь идёт о потенциально огромном количестве экзоспутников, которые могли сохраниться вместе со своими хозяевами.
Учёные смоделировали динамику систем «планета + спутник» в разных конфигурациях: от идеально круговых орбит до эксцентричных и резонансных сценариев. Во всех вариантах они изменяли параметры взрыва сверхновой и оценивали, сохраняются ли гравитационные связи между объектами.
Выяснилось, что даже при мощнейшем выбросе материя планеты удерживает спутники на орбите. Однако орбиты меняют свою форму: эксцентриситет спутников возрастает до ~0,33 при первоначально круговых траекториях (для сравнения, у Луны он составляет 0,0549), до ~0,88 при уже эксцентричных орбитах, и до ~0,27 в случае двойного резонанса спутников.
Рост эксцентриситета обеспечивает продолжительный приливный нагрев. В случаях, когда спутники обращаются на расстоянии свыше 0,01 а.е. и с параметром эксцентриситета >0,1, приливная теплота сравнима или превышает нагрев спутников Энцелада и Европы (от 0,1 до 10 раз их значений). По оценкам, 12–15 % таких экзоспутников сохраняют достаточный уровень приливной энергии для поддержания жидкой воды.
Модель показывает, что эксцентриситет спутников сохраняется на геологические эпохи: время затухания превышает возраст Солнечной системы, обеспечивая миллиарды лет активного приливного нагрева. Такие миры представляют приоритетные цели для поиска внеземной жизни.
Хотя в работе фокус сделан на сценарии SN II, выводы применимы и к другим механизмам образования блуждающих систем – ранним динамическим перестройкам или столкновениям звёзд. Теоретические оценки указывают на потенциальное существование триллионов экзоспутников в Млечном Пути, что расширяет рамки нашего понимания обитаемых миров.
Прямое обнаружение экзоспутников пока недоступно, но в ближайшем будущем его могут осуществить телескоп Нэнси Грейс Роман и обсерватория Веры Рубин с помощью транзитных наблюдений или гравитационного микролинзирования. Спутники в транзите могут заслонять до 2 % света планеты, что позволит их идентифицировать.
Если гипотеза подтвердится, мы окажемся на пороге открытия скрытого класса обитаемых тел, для которых не требуется звёздное тепло. Урабильность экзоспутников блуждающих планет мычтательно расширит горизонты астробиологии и изменит представления о возможной жизни во Вселенной.
«Наши результаты демонстрируют, что спутники, вырванные из систем SN II вместе с планетами, могут сохранять пригодные для жизни условия в течение миллиардов лет благодаря исключительно приливному нагреву», — подводят итог авторы.
