Už asi nikdo nepochybuje o tom, že všude kolem nás jsou cizí planety, miliardy a miliardy planetárních systémů. Zároveň je více než pravděpodobné, že kolem řady planet krouží cizí měsíce, tedy exoměsíce, rozličných tvarů a velikostí. Některé z nich už tušíme. Náš vlastní Měsíc je totálně mrtvý, není ale tajemstvím, že autoři sci-fi příběhů na některých cizích měsících očekávají prosperující život. Měsíc Pandora s modrými indiány, obíhající kolem plynného obra Polyféma ve vesmíru Jamese Camerona asi netřeba nijak blíž představovat. Nakolik jsou ale takové obyvatelné měsíce jenom pustým výmyslem?
Šance pro život pozemského typu na velkém exoměsíci u planety v obyvatelné zóně hvězdy již delší dobu analyzují René Heller z Leibnizova institutu astrofyziky v Potsdamu a Rory Barnes z Washingtonské univerzity a také z Astrobiologického institutu NASA. Nedávno se blýskli zajímavým článkem o tom, jako obyvatelnost cizích měsíců klíčovým způsobem ovlivňuje osvětlení hvězdou a planetou a spolu s ním také slapové zahřívání (tidal heating). Studie vyjde v lednovém čísle časopisu Astrobiology.
Je to samozřejmě zatím naprosto teoretický problém, protože jsme žádný takový obyvatelný měsíc doposud definitivně neobjevili. Lidem se ale podle všeho ta představa líbí a na světové síti lze snadno dohledat tucty optimistických ilustrací, na nichž jsou znázorněné exoměsíce bující životem. Najít takový měsíc je ale i při dnešních úspěších v hledání exoplanet nesmírně těžké.
Na druhou stranu, součástí ostře sledované mise teleskopu Kepler je od roku 2012 i lov na exoměsíce HEK (Hunt for Exomoons), tak snad ten bude nakonec úspěšný. V jeho možnostech je objevit měsíce u plynných obrů v obyvatelné zóně hvězd, minimálně o velikosti Země. Nějací kandidáti obyvatelných exoměsíců jsou prý už na obzoru.
Především je jasné, že obyvatelný měsíc musí být dostatečně veliký, aby si udržel přívětivé klima. Helller s Barnesem zároveň vycházejí z toho, že podmínky na exoměsících budou v některých ohledech poměrně odlišné od planet. Prý můžeme vzít jed na to, že exoměsíce budou mít vázanou rotaci, tedy že budou ke své planetě neustále přivrácené jednou stranou, tak jako náš Měsíc. To se pochopitelně podepíše na poměrech panujících na povrchu takového měsíce. Zároveň je jasné, že exoměsíce budou osvětlovány ze dvou zdrojů, tedy z místní hvězdy a pak také odraženým a tepelným zářením od příslušné planety. Exoměsíce nepochybně na své oběžné dráze zažívají i zatmění, která vždy dramaticky zasáhnou jejich prostředí. Pokud si to dáme všechno dohromady, dojem z pobytu na exoměsíci bude dost jiný, než je zážitek střídání dne a noci na planetě Zemi.
Exoměsíce jsou nepochybně intenzivně pod vlivem slapového zahřívání (tidal heating), které vzniká v důsledku gravitace blízké planety. Čím blíže je měsíc k planetě, tím dramatičtější je slapové zahřívání. Když by byl takový měsíc příliš blízko, slapové zahřívání z něj udělá neobyvatelné peklo – navzdory tomu, že by byl v obyvatelné zóně hvězdy. Autoři si dali tu práci a odhadli v jaké minimální vzdálenosti od planety musí měsíc být. Říkají tomu „hrana obyvatelnosti“ (habitable edge). Namodelovali si ji pro nedávno objevenou exoplanetu Kepler-22b a planetárního kandidáta KOI211.01, přičemž dospěli ke vzdálenosti 10 planetárních průměrů. Pokud by srovnatelné planety obíhaly nějaké měsíce blíž, tak by se na nich život našeho typu pravděpodobně neuchytil.
Prameny:
Leibniz-Institut fur Astrophysic Potsdam News 10.1. 2013, arXiv:1209.5323, Wikipedia (Extrasolar moon).
Překvapivě velkou hrozbou pro život ve vesmíru mohou být srážky s exoměsíci
Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2023)
Diskuze:
Vázaná rotace znemožňuje vyšší formy života
Pavel Dudr,2013-01-22 12:59:05
Vázaná rotace má za důsledek, že např. na Titanu je den 19x delší než na Zemi. A pokud by takový měsíc byl v obyvatelné zóně, pak by určitě rozdíl mezi denní a noční teplou byl větší než 100K.
Toť otázka
Vojtěch Kocián,2013-01-23 15:58:22
Oceány by na Zemi za tu dobu promrznout až na dno jistě nestačily, ani by se ve dne nestihly odpařit. Určitě by to život, jak jej známe, měl o dost složitější, ale i na pozemských pouštích se rozdíly mezi dnem a nocí blíží k těm 100 K (pokud jde o teplotu povrchu) a vyšší formy života se tam vyskytují. Navíc třeba taková Europa má den jen 3,5 krát delší než pozemský a to už by nebylo tak hrozné (Io dokonce jen 1,77 krát, ale tam už jsou problémem vulkány). Posledním argumentem je článek sám o sobě - Výzkumníci počítali, že primárním zdrojem tepla bude mateřská planeta (respektive slapové jevy) a ne mateřská hvězda soustavy, takže to s obyvatelnou zónou a změnami teploty při střídání dne a noci může být úplně jinak.
Zdeněk Votava,2013-01-17 20:52:20
Já se domnívám, že původ nekonstantnosti sil je v tom, že daný měsíc bude obíhat po elipse a ne přesné kružnici a mimo rovinu ekliptiky. Podobně jako náš Měsíc - více na http://fyzweb.cz/odpovedna/index.php?hledat=elipse bod 3.
Je potřeba udělat důkladný rozbor sil
Zdeněk Votava,2013-01-17 14:26:46
Důležité je uvědomit si, že gravitační síla od Měsíce není ve všech místech stejná, jak co do velikosti (na přivrácené straně Země k Měsíci je větší), tak do směru (směr je do středu Měsíce), k tomu je potřeba vektorově přidat setrvačné síly vyvolané rotací Země.
Docela pěkné vysvětlení je na: http://planety.astro.cz/zeme/1961-slapove-jevy
Tohle ještě chápu
Vojtěch Kocián,2013-01-17 15:53:12
Článek z odkazu popisuje (mimo jiné) zahřívání tělesa, které není ve vázané rotaci (konkrétně Země vzhledem k Měsíci nebo i ke Slunci). Ptal jsem se na opačný případ - Měsíc vzhledem k Zemi nebo (tam je to mnohem více vidět navenek) vnitřní měsíce velkých planet, které mají vázanou rotaci. Síly si tam nakreslit umím, ale nehýbou se. Těleso by tedy dle mého laického názoru mělo zaujmout stálý (vejčitý) tvar a neprodukovat další teplo vnitřním třením.
Slapové síly a vázaná rotace
Vojtěch Kocián,2013-01-17 13:16:11
Asi budu za hlupáka, ale mohl by mi někdo vysvětlit, odkud pochází energie na slapový ohřev u těles s vázanou rotací a zanedbatelnou excentricitou oběžné dráhy? Pořád mi vychází, že v každém bodě takového tělesa bude konstantní výslednice sil... Napadá mě akorát změna oběžné dráhy v důsledku slapové změny rotace většího (dosud nevázaného) tělesa, ale to mi přijde jako velmi slabý vliv. Na co jsem zapomněl?
Slapové síly
Tomáš Petrásek,2013-01-17 22:35:23
Otázka to není hloupá, naopak jde přímo k jádru věci. Uvažujete správně: Kdyby byla dráha dokonale kruhová a rotace vázaná, měl by být slapový ohřev roven nule.
Kromě toho je vedlejším produktem slapového ohřevu snižování výstřednosti dráhy a brzdění rotace. Čím větší je slapový ohřev, tím rychleji se mění rychlost rotace a tvar orbity. Slapový ohřev je tedy "neobnovitelný zdroj", časem se vyčerpá.
Tohle by platilo v idealizované soustavě jedné planety s jedním měsícem. Ve složitějších soustavách jsou ale různé vlivy, které výstřednost oběžných drah zase zvyšují (gravitační rušení Slunce nebo jiných měsíců, dopady asteroidů apod.). Perpetuum mobile to není, ale jak vidíme třeba u Jupiterových měsíců, může to zajistit vydatné dodávky tepla po celé miliardy let (v tomhle konkrétním případě se pošťuchují velké měsíce mezi sebou).
Děkuji za odpověď
Vojtěch Kocián,2013-01-18 08:05:32
Zmátly mě dvě věci: Jednak autoři studie uvedli nějakou hodnotu průměru oběžné dráhy jako mezní bez udání dalších vlivů jako právě excentricita, sklon rotační osy k rovině ekliptiky, velikost exoměsíce a přítomnost dalších velkých exoměsíců v soustavě. Druhou věcí jsou hodnoty u nejaktivnějšího měsíce Sluneční soustavy Io - excentricita minimální, sklon osy relativně malý a přesto slapový ohřev extrémní. Nakonec jsem se podíval sem http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_locking Odhadovaný čas do vázané rotace by měl záležet na kvadrátu hmotnosti mateřské planety, takže generovaný výkon na tom nejspíš bude podobně. To by asi vysvětlovalo, proč Io generuje oproti Měsíci tolik energie, i když má mnohem spořádanější dráhu. Lineární závislost by na to asi nestačila.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
