Cât de comune sunt exooceanele care există pe planetele altor stele

Mai multe dintre lunile lui Jupiter și Saturn ascund un ocean lichid imens sub crustă. Deși suprafața geroasă a acestor corpuri cerești este acoperită cu o armură groasă de gheață și majoritatea nu au atmosferă, acestea sunt încă printre cele mai promițătoare ținte pentru cercetarea vieții extraterestre datorită apei lor lichide.

Luna Enceladus din Saturn și luna Jupiter Europa sunt cele mai cunoscute „lumi oceanice”. Lynnae Quick, cercetător planetar la Centrul Spațial Goddard al NASA și specialist în vulcanism și lumi oceanice, cercetează câte planete oceanice similare ar putea fi printre cele peste 4.000 de exoplanete cunoscute acum cunoscute.

„Nori de ceață apar din suprafața Europei și a Enceladului. Din aceasta știm că există un ocean sub coaja lor de gheață și că corpurile cerești au suficientă energie pentru ca acești gheizeri să funcționeze asupra lor. Aceste două lucruri sunt necesare pentru ca viața pe care o știm să funcționeze ”, începe Quick. „Și dacă ne putem imagina că aceste două luni ale Sistemului Solar ar putea avea viață pe ele, cu siguranță frații lor mai mari care orbitează în sisteme planetare îndepărtate ar putea fi locuibile”.

Quick folosește metode teoretice pentru a investiga posibilitatea existenței exoplanetelor precum Europa și Enceladus pe Calea Lactee. Și dacă există astfel de planete, ar putea fi și ele suficient de active din punct de vedere geologic pentru a putea fi sparte prin crustă prin evacuările de vapori de apă, pe care le vom putea detecta cu binoclul nostru într-o zi. Analiza matematică a membrilor a câteva zeci de exoplanete, inclusiv sistemul TRAPPIST-1 din apropiere, a condus la rezultate importante. Până la mai mult de un sfert din exoplanetele studiate pot fi lumi oceanice. Apa celor mai mulți dintre ei, precum Enceladus și Europa, poate fi acoperită cu armuri de gheață. În plus, multe dintre aceste planete pot avea mai multă energie internă decât cele două luni solare de gheață.

Calculele rapide pot fi verificate într-o zi de astronomi, poate prin observații telescopice. Este posibil să se detecteze căldura radiată de exoplanete sau versiunea vulcanică sau volatilă a acesteia, activitatea criovolcanică, care poate fi dezvăluită prin radiația substanțelor eliberate în atmosferă la lungimi de undă caracteristice. Astronomii nu au studiat încă multe proprietăți ale exoplanetelor. Din păcate, sunt prea departe de noi, iar lumina lor se pierde în strălucirea stelei lor gazdă. Cu toate acestea, bazându-se doar pe câțiva parametri cunoscuți ai exoplanetelor, adică dimensiunea, masa și distanța față de steaua centrală și cunoștințele suplimentare ale sistemului solar, Quick și colegii sunt capabili să-și ajusteze modelele matematice pentru a deduce condițiile planetare, în special locuitorii lor.

Deși unele dintre ipotezele utilizate pentru calculele modelului nu sunt decât estimări bine luate în considerare, modelarea este încă un mare ajutor în selectarea celor mai promițătoare ținte. Acestea vor fi examinate amănunțit cu telescopul spațial James Webb lansat în curând de la NASA. „Programele care sunt în prezent planificate pentru a căuta semne de viață dincolo de sistemul nostru solar, toate se concentrează asupra corpurilor cerești cu o biosferă globală similară cu a noastră. În acestea, viața proliferează atât de mult încât le transformă întreaga atmosferă ”, explică Aki Roberge, de asemenea astrofizician la Goddard Space Center al NASA, membru al echipei de cercetare a lui Quick. „Dar lunile Sistemului Solar, acoperite de oceanele înghețate, au arătat că condițiile favorabile vieții pot prevala departe de căldura stelei noastre”.

Quick și colegii săi au selectat 53 de exoplanete care au dimensiunile cele mai asemănătoare cu Pământul, deși unele dintre ele pot fi de până la opt ori mai grele decât planeta noastră. Cercetătorii spun că aceste corpuri cerești sunt mai solide decât planetele gazoase, deci este mai probabil să aibă apă lichidă pe sau sub suprafața lor. Astrofizicienii au calculat apoi câtă energie ar putea produce și radia o planetă. Au fost luate în considerare două surse primare de căldură. Una este încălzirea radioactivă, alimentată de decăderea lentă de zeci de ani a elementelor radioactive prinse în scoarța și mantaua planetei. Intensitatea acestui lucru depinde de masa mantalei și de vârsta planetei. Aceste formule erau deja definite de planetologi înainte de Quicks, deci nu trebuiau decât să aplice calculele. Cealaltă sursă de căldură considerată de Quicks a fost încălzirea cu maree. Acest lucru este cauzat de efectul deformant al forțelor gravitaționale care apar între două corpuri cerești care se mișcă aproape unul de celălalt.

Căldura generată în interiorul planetelor călătorește în spațiu prin suprafața lor. Posibilele modalități de degajare a căldurii includ vulcanismul și criovulcanismul. Mișcările tectonice eliberează, de asemenea, căldură atunci când bucăți de piatră sau crustă de gheață din corpul ceresc se mișcă una față de alta. Oricare ar fi felul în care pleacă căldura, întinderea sa este foarte importantă, deoarece locuința unei planete poate depinde de ea. Emisiile excesive de căldură, de exemplu, pot transforma o planetă altfel locuibilă în iad topit. Cu toate acestea, dacă emisiile sunt prea mici, evaporările se pot opri și atmosfera poate dispărea și suprafața se poate transforma într-un deșert înghețat. Viața poate fi susținută doar cu cantitatea potrivită de căldură, atât pe Pământ, cât și în lumile oceanice potențial locuibile.

Quick și colegii au găsit, de asemenea, patru dintre cele șapte planete planetare ale sistemului TRAPPIST-1, descoperite în 2017, la 39 de ani lumină de Pământ, care ar putea avea un ocean. Acestea vor fi punctele culminante ale telescopului spațial James Webb. „Dacă vedem o planetă care are o densitate mai mică decât Pământul, aceasta indică faptul că poate conține mai multă apă și mai puțină piatră și fier”, explică Quick. Și dacă temperatura suprafeței este peste îngheț, planeta oceanului este gata. „Dar dacă temperatura suprafeței este sub 0 ° C, apa îngheață și atunci avem de-a face cu o lume oceanică înghețată”.