Могут ли экзолуны стать новым домом для жизни?

С момента открытия первой экзопланеты в 1995 году астрономы обнаружили уже около 6000 миров за пределами Солнечной системы. Некоторые из них — газовые или ледяные гиганты, вращающиеся в обитаемых зонах своих звезд. Но если сами эти планеты вряд ли пригодны для жизни, то что насчет их спутников? В нашей системе такие луны, как Европа и Энцелад, уже считаются перспективными целями для поиска внеземной жизни. Значит ли это, что у далеких экзопланет-гигантов тоже могут быть обитаемые экзолуны?

Новое исследование, проведенное учеными из Венгрии и Нидерландов, попыталось ответить на этот вопрос. В работе «Grand Theft Moons: Formation of Livingable Moons around Giant Planets», которая скоро выйдет в Astronomy and Astrophysics, авторы смоделировали процесс формирования лун вокруг гигантских экзопланет и оценили их потенциальную обитаемость.

Как формируются экзолуны?

Ключевой этап в образовании спутников — это эволюция околопланетного диска, остаточного материала, окружающего молодую планету. Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы проследить, как лунные зародыши (эмбрионы) сталкиваются и сливаются, формируя более крупные тела. В симуляции учитывались гравитационные взаимодействия между звездой, планетой, сотней лунных эмбрионов и тысячей мелких фрагментов (сателлитималей).

Моделирование показало, что не весь материал диска превращается в луны: часть его теряется из-за гравитационных возмущений, поглощения планетой или даже выбрасывания из системы. Однако даже с учетом этих потерь массивные луны все же могут сформироваться, особенно на расстоянии 1–2 астрономических единицы (а.е.) от звезды.

Что делает экзолуну обитаемой?

Для планет обитаемость определяется в первую очередь количеством получаемого звездного света, но для лун важную роль играет еще и приливный нагрев. В Солнечной системе Европа и Энцелад, несмотря на огромное расстояние от Солнца, могут скрывать подледные океаны именно благодаря разогреву от гравитационного взаимодействия с Юпитером и Сатурном.

Исследователи учли этот фактор и выяснили, что за пределами 1 а.е. приливные силы становятся основным источником тепла для экзолун. Однако слишком далекие луны (более 2 а.е.) получают слишком мало энергии, что резко снижает их шансы на обитаемость. Оптимальный диапазон — 1–2 а.е., где сочетается умеренное звездное излучение и значительный приливный нагрев.

Где искать обитаемые экзолуны?

Результаты моделирования показывают, что самые массивные и потенциально обитаемые луны могут формироваться вокруг экзопланет, чья масса в 10 раз превышает массу Юпитера. При этом их орбиты должны находиться в пределах 1–2 а.е. от звезды.

Хотя астрономам пока не удалось достоверно подтвердить существование экзолун, есть несколько перспективных кандидатов. Например, телескоп Джеймс Уэбб (JWST) уже изучает возможные луны у экзопланет, а будущая миссия PLATO (ЕКА) может значительно продвинуть этот поиск.

Зона обитаемости шире, чем мы думали

Исследование подтверждает, что обитаемая зона звезд может распространяться и на спутники планет-гигантов. Это значит, что в поисках жизни за пределами Земли стоит обращать внимание не только на каменистые экзопланеты, но и на возможные луны планет-гигантов.

«Мы пришли к выводу, что околозвездная обитаемая зона может включать в себя луны вокруг гигантских планет», — пишут авторы. И если в ближайшие годы астрономам удастся обнаружить такие экзолуны, это откроет новую главу в поиске внеземной жизни.