_ Încălzirea mareelor ​​ar putea face exoluni mult mai locuibile (și detectabile)

În cadrul sistemului solar, majoritatea cercetărilor noastre astrobiologice vizează Marte, care este considerat a fi următorul corp cel mai locuibil dincolo de Pământ. Cu toate acestea, eforturile viitoare vizează explorarea sateliților înghețați din sistemul solar exterior care ar putea fi, de asemenea, locuibili (cum ar fi Europa, Enceladus, Titan și altele). Se așteaptă că această dihotomie între planetele terestre (stâncoase) care orbitează în zonele locuibile ale sistemului lor (HZ) și lunile înghețate care orbitează mai departe de stelele lor părinte va informa viitoarele studii de planete extrasolare și cercetările în astrobiologie.

De fapt. , unii cred că exomoons pot juca un rol vital în locuibilitatea exoplanetelor și ar putea fi, de asemenea, un loc bun pentru a căuta viața dincolo de sistemul solar. Într-un nou studiu, o echipă de cercetători a investigat modul în care orbita exolunilor din jurul corpului lor părinte ar putea duce la (și să pună limite) la încălzirea mareelor, unde interacțiunea gravitațională duce la activitate geologică și încălzire în interior. Acest lucru, la rândul său, ar putea ajuta vânătorii de exoplanete și astrobiologii să determine care exoluni sunt mai probabil să fie locuibile.

Cercetarea a fost realizată de studentul absolvent Armen Tokadjian și profesorul Anthony L. Piro de la Universitatea din California de Sud. (USC) și Observatoarele Carnegie Institution for Science. Lucrarea care descrie descoperirile lor ("Tidal Heating of Exomoons in Resonance and Implications for Detection") a apărut recent online și a fost trimisă spre publicare în Astronomical Journal. Analiza lor a fost inspirată în mare măsură de prezența sistemelor lunare cu mai multe planete în sistemul solar, cum ar fi cele care orbitează în jurul lui Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun.

În multe cazuri, se crede că aceste luni înghețate au interior. oceanele rezultate din încălzirea mareelor, unde interacțiunea gravitațională cu o planetă mai mare duce la acțiune geologică în interior. Acest lucru, la rândul său, permite existența oceanelor lichide datorită prezenței unor orificii hidrotermale la limita nucleu-manta. Căldura și substanțele chimice pe care aceste orificii le eliberează în oceane ar putea face aceste „Lumi oceanice” potențial locuibile – ceva ce oamenii de știință sperau să investigheze de zeci de ani. După cum a explicat Tokadjian pentru Universe Today prin e-mail:

„În ceea ce privește astrobiologie, încălzirea mareelor ​​poate crește temperatura de suprafață a lunii până la un interval în care poate exista apă lichidă. Astfel, chiar și sistemele din afara zonei locuibile pot garanta studii astrobiologice suplimentare. De exemplu, Europa găzduiește un ocean lichid datorită interacțiunilor mareelor ​​cu Jupiter, deși se află în afara liniei de gheață a sistemului solar.”

Având în vedere cât de abundente sunt „lumile oceanice” în sistemul solar, este probabil ca planete similare și sisteme cu mai multe luni să poată fi găsite în toată galaxia noastră. După cum a explicat Piro pentru Universe Today prin e-mail, prezența exomoonurilor are o mulțime de implicații importante pentru viață, inclusiv:

În ultimele decenii, geologii și astrobiologii au teoretizat că formarea Lunii (cca. 4,5). miliarde de ani în urmă) a jucat un rol major în apariția vieții. Câmpul nostru magnetic planetar este rezultatul miezului său exterior topit care se rotește în jurul unui nucleu interior solid și în direcția opusă rotației proprii a planetei. Prezența acestui câmp magnetic protejează Pământul de radiațiile dăunătoare și este ceea ce a permis atmosferei noastre să rămână stabilă în timp – și să nu fie îndepărtată încet de vântul solar (care a fost cazul lui Marte).

Pe scurt, interacțiunile dintre o planetă și sateliții săi pot afecta locuibilitatea ambelor. După cum Tokadjian și Piro au arătat într-o lucrare anterioară, folosind două exoplanete candidate ca exemplu (Kepler-1708 b-i și Kepler-1625 b-i), prezența exomoonurilor poate fi folosită chiar și pentru a explora interiorul exoplanetelor. În cazul sistemelor cu mai multe luni, au spus Tokadjian și Piro, cantitatea de încălzire a mareelor ​​depinde de mai mulți factori. După cum a ilustrat Piro:

„Pe măsură ce o planetă ridică mareele pe o lună, o parte din energia stocată de deformare este transferată în încălzirea Lunii. Acest proces depinde de mulți factori, inclusiv de structura interioară și dimensiunea. a Lunii, masa planetei, separarea planetă-lună și excentricitatea orbitală a lunii.Într-un sistem cu mai multe luni, excentricitatea poate fi excitată la valori relativ mari dacă lunile sunt în rezonanță, ceea ce duce la o încălzire semnificativă a mareelor. „

„În lucrarea lui Armen, el arată frumos, în analogie cu încălzirea mareelor ​​pe care o vedem pentru Io în jurul lui Jupiter, că interacțiunile rezonante dintre mai multe luni pot încălzi eficient exoluni. Prin „rezonant”, înțelegem cazul unde perioadele lunilor se supun unui multiplu întreg (cum ar fi 2 la 1 sau 3 la 2), astfel încât orbitele lor gravitaționale „se lovesc” reciproc în mod regulat.”

În lucrarea lor, Tokadjian și Piro au considerat lunile într-un Rezonanță orbitală 2:1 în jurul planetelor de diferite dimensiuni și tip (adică, planete stâncoase mai mici până la Giganți de gaz asemănător Neptunului și Super-Jupiteri). Conform rezultatelor lor, cea mai mare încălzire a mareelor ​​va avea loc în lunile care orbitează în jurul planetelor stâncoase asemănătoare Pământului, cu o perioadă orbitală de două până la patru zile. În acest caz, luminozitatea mareelor ​​a fost de peste 1000 de ori mai mare decât a Io, iar temperatura mareei a atins 480 K (~207 °C; 404 °F).

Aceste descoperiri ar putea avea implicații drastice pentru viitoarele exoplanete și anchete de astrobiologie, care se extind pentru a include căutarea exomoons. În timp ce misiuni precum Kepler au detectat mulți candidați pentru exolună, niciunul nu a fost confirmat, deoarece exoluna este incredibil de greu de detectat folosind metode convenționale și instrumente actuale. După cum a explicat Tokadjian, încălzirea mareelor ​​ar putea oferi noi metode de detectare a exolunii:

„În primul rând, avem metoda eclipsei secundare, care este atunci când o planetă și luna sa se deplasează în spatele unei stele, rezultând o scădere a fluxului stelar. observat. Dacă Luna este încălzită semnificativ, această adâncime secundară va fi mai profundă decât se așteaptă doar de la planetă. În al doilea rând, o lună încălzită va expulza probabil substanțe volatile precum sodiul și potasiul prin vulcanism, la fel ca în cazul lui Io. Detectarea sodiului și potasiului semnăturile din atmosferele exoplanetelor pot fi un indiciu pentru originea exolună.”

În următorii ani, telescoapele de generație următoare precum James Webb (care va lansa primele imagini pe 12 iulie) se vor baza pe combinația lor de optică avansată, imagini IR și spectrometre pentru a detecta semnăturile chimice din atmosferele exoplanetelor. Alte instrumente, cum ar fi Telescopul Extrem de Mare (ELT) al ESO, se vor baza pe optica adaptivă care va permite imagistica directă a exoplanetelor. Capacitatea de a detecta semnăturile chimice ale exolunilor le va crește considerabil capacitatea de a găsi semne potențiale de viață.

(Fluierul)