Sciencemag.cz
Doporučujeme
Volně se pohybující planety bez hvězd mohou být ve skutečnosti docela běžné – tedy relativně. Nedávné odhady uvádějí množství tuláckých planet v řádu odpovídajícím počtu hvězd (alespoň pro naši Galaxii). Některé z těchto planet jsou navíc nepochybně doprovázeny měsíci – a některé z těchto měsíců mohou mít dokonce velikost Země. Nová studie Davida Dahlbüddinga z mnichovské Ludwig Maximilian University a jeho spoluautorů tvrdí, že některé z těchto „speciálních“ exoměsíců mohou mít na svém povrchu dokonce kapalnou vodu. A tedy snad být i vhodné pro život (pozemského typu).
To na pohled nedává moc smysl. Kapalná voda může existovat pouze v dostatečně teplém prostředí a energie na planetách pochází především z hvězdy. Jak tedy může mít vhodné podmínky měsíc osamělé planety? Očekávatelná odpověď zní: slapový ohřev.
Ovšem nikde v naší Sluneční soustavě není (alespoň ne dnes) kapalná voda přes fungující slapové ohřevy na povrchu žádného z měsíců. Enceladus a Europa mají masivní ledové vrstvy pokrývající jejich oceány kapalné vody, které chrání teplo generované v jádru měsíce, což umožňuje, aby teplota v těchto hloubkách dosáhla bodu tání vody. Jak by tedy exoměsíce (poznámka: navíc u osamělých planet – ono i na Europu stále dopadá energie ze Slunce) dokázaly udržet svou kapalnou vodu na povrchu, bez izolující ledové vrstvy?
Giulia Roccetti (rovněž z Ludwig Maximilian University) a její kolegové přišli s nápadem, že atmosféra naplněná oxidem uhličitým může účinně zachytávat energii ze slapového ohřevu na povrchu i bez nutnosti ledové pokrývky. Aby se vytvořila dostatečná ochranná bariéra, musel by tlak CO2 být ovšem vysoký. Při vysokém tlaku a relativně nízkém teple ze slapových sil by se CO2 kondenzoval do kapalné nebo ledové formy, což způsobilo kolaps atmosféry a zamrznutí vody.
Existuje však jiný plyn, který se zdá být odolný vůči tomuto jevu – vodík. Ten se mění na kapalinu pouze při extrémně nízkých teplotách, takže z atmosféry neuniká. Za běžných okolností však nezachycuje infračervené záření (není to skleníkový plyn), takže teplo ze slapových sil by prostě vyzařovalo pryč.
Při velmi vysokém tlaku však molekuly H2 narážejí do sebe a vytvářejí dočasné elektrické dipóly, které v procesu tzv. absorpce vyvolaná srážkou (collision-induced absorption) infračervené záření pohlcují. Díky tomu by povrch měsíce mohl zůstávat dostatečně teplý, aby na něm mohla existovat i kapalná voda.
Vědci provedli sérii simulací teploty měsíců s různým složením a tlakem atmosféry a vlivu různých úrovní slapového ohřevu. Co z toho vyplývá pro možnou existenci kapalné vody? Výsledky byly docela překvapivé.
Při tlaku odpovídajícímu tlaku pozemskému by kapalná voda mohla na povrchu těchto měsíců existovat až 95 milionů let. S atmosférou, která byla 100krát hustší než atmosféra Země, by kapalná voda mohla přetrvat 4,3 miliardy let. Jaká je pravděpodobnost, že neznámý exoměsíc má tak silnou atmosféru, se teprve uvidí, ale vzhledem k jejich obrovskému počtu bychom nějaké takové snad najít časem mohli (poznámka: o dokážeme se i dozvědět, že mají takové vlastnosti?).
Oběžná dráha měsíce kolem mateřské planety může být navíc silně eliptická, což způsobí masivní globální přílivy a odlivy veškeré kapalné vody na jeho povrchu. Z toho vyplývající cyklus střídající se mokré a suché fáze se pokládá za možný důležitý mechanismus v prebiotické chemii.
Samozřejmě – úvahy jsou dosud čistě teoretické, žádný měsíc u osamělé exoplanety jsme ještě nedetekovali.
David Dahlbüdding et al, Habitability of Tidally Heated H$_2$-Dominated Exomoons around Free-Floating Planets, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.05378 David Dahlbüdding et al, Habitability of Tidally Heated H$_2$-Dominated Exomoons around Free-Floating Planets, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.05378
Zdroj: Andy Tomaswick: Can life begin on a moon without a sun?, Universe Today / Phys.org
Poznámka: A co stabilita samotné vodíkové atmosféry? Viz scénáře, že Mars přišel o vodu, protože po rozkladu vody zářením vodík unikl. Žádný měsíc ve Sluneční soustavě není větší než Mars, takže aby byl exoměsíc podstatně větší, to je další požadavek výrazně snižující pravděpodobnost/stabilitu…?
Credit: Anton Petrov YouTube Channel
