Milyen gyakoriak a más csillagok bolygóin létező exoóceánok?

6856

A Jupiter és Szaturnusz holdjai közül többnek a kérge alatt is hatalmas folyékony vízóceán rejtőzik. Noha ezeknek az égitesteknek a fagyos felszínét vastag jégpáncél borítja, ráadásul legtöbbjüknek légköre sincs, folyékony vizük miatt mégis a Földön kívüli élet utáni kutatások legígéretesebb célpontjai közé tartoznak. A Szaturnusz Enceladusa és a Jupiter Europa holdja a két legismertebb „óceánvilág”. Lynnae Quick, a NASA Goddard Űrközpontjának bolygókutatója, a vulkanizmus és óceánvilágok specialistája azt kutatja, hogy a ma már 4000-nél is több ismert exobolygó között vajon hány hasonló óceánbolygó lehet.

Illusztráció a Szaturnusz Enceladus holdjának vízfeltöréseiről a háttérben a NASA Cassini űrszondájával. Forrás: Smithsonian/Jason Daley.

„Az Europa és Enceladus felszínéről párafelhők törnek elő. Ebből tudhatjuk, hogy jéghéjuk alatt óceán húzódik, és hogy az égitestek kellő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy ezek a gejzírek működhessenek rajtuk. Épp e két dologra van szükség az általunk ismert élet működéséhez is” – kezdi Quick. – „Ha pedig el tudjuk képzelni a Naprendszer e két holdjáról, hogy rajtuk is lehet élet, bizonyára távoli bolygórendszerekben keringő nagyobb testvéreik is lakhatóak lehetnek.”

Quick elméleti módszerekkel vizsgálja az Europához és Enceladushoz hasonló exobolygók létezésének lehetőségeit a Tejútrendszerben. És ha léteznek ilyen bolygók, vajon azok is lehetnek-e geológiailag aktívak annyira, hogy kérgüket áttörhessék a vízgőz-kilövellések, amit így egyszer majd távcsöveinkkel is észlelhetünk majd. Néhány tucat exobolygó, köztük a közeli TRAPPIST–1 rendszer tagjainak matematikai analízise fontos eredményre vezetett. A vizsgált exobolygóknak akár több mint egynegyede is lehet óceánvilág. Ezek legtöbbjének vizét az Enceladushoz és Europához hasonlóan jégpáncél boríthatja. Ráadásul e bolygók közül soknak több belső energiája lehet, mint a két naprendszerbeli jégholdnak.

Quick számításait egy napon talán távcsöves megfigyelések által is ellenőrizhetik a csillagászok. Kimutatható lehet az exobolygók által kisugárzott hő, illetve a vulkáni vagy annak illóanyagokkal működő változata, a kriovulkános aktivitás, amiről a légkörbe juttatott anyagok jellegzetes hullámhosszakon történő sugárzása árulkodhat. A csillagászok az exobolygóknak egyelőre még nem sok tulajdonságát tudják vizsgálni. Ezek sajnos túl távol vannak tőlünk, fényük pedig elvész a gazdacsillaguk ragyogásában. Mégis, csupán az exobolygók néhány ismert paramétere, vagyis méretük, tömegük és a központi csillagtól való távolságuk alapján, valamint a Naprendszerről szerzett további ismeretekre támaszkodva Quick és munkatársai képesek úgy finomhangolni a matematikai modelljeiket, hogy azokból következtethessenek a bolygókon uralkodó viszonyokra, különösen azok lakhatóságára.

Noha a modellszámításokhoz felhasznált néhány feltételezés nem több jól megfontolt becslésnél, a modellezés mégis nagy segítséget jelent a legígéretesebb célpontok kiválasztásában. Ezeket a NASA hamarosan felbocsátandó James Webb űrtávcsövével alaposan megvizsgálhatják majd. „A jelenleg tervezés alatt álló, a Naprendszerünkön túli élet jelei után kutató programok mind a saját bolygónkhoz hasonló, globális bioszférával bíró égitestekre összpontosítanak. Ezeken az élet olyannyira burjánzik, hogy az átalakítja az egész légkörüket” – fejti ki Aki Roberge, szintén a NASA Goddard Űrközpontjának asztrofizikusa, Quick kutatócsoportjának tagja. – „Ám a Naprendszer jeges óceánok által borított holdjai megmutatták, hogy a csillagunk hőjétől távol is uralkodhatnak az élet számára kedvező feltételek.”

A Jupiter Europa holdja. A mindössze 3120 km átmérőjű, a Föld térfogatának 1,5 %-át kitevő hold jégkérge alatt 100 km mélységig terjedő, a földi óceánokénál kétszer több vizet tartalmazó réteg található. Forrás: NASA/JPL.

Quick és munkatársai 53 olyan exobolygót választottak ki, melyek méretei leginkább hasonlítanak a Földére, bár közülük egyesek akár nyolcszor nehezebbek is lehetnek bolygónknál. A kutatók szerint ezek az égitestek inkább szilárdak mint gázbolygók, így nagyobb valószínűséggel lehet a felszínükön, vagy a felszínük alatt folyékony víz. Az asztrofizikusok ezután kiszámították, hogy melyik bolygó mennyi energiát termelhet és sugározhat ki. Két elsődleges hőforrást vettek tekintetbe. Az egyik a radioaktív fűtés, amit a bolygó kérgébe és köpenyébe keletkezésekor bezárt radioaktív elemek lassú, évmilliárdokon át tartó bomlása táplál. Ennek intenzitása függ a köpeny tömegétől és a bolygó korától. Ezeket a képleteket a planetológusok már Quickék előtt meghatározták, így nekik csak alkalmazniuk kellett a számításokat. A másik, Quickék által tekintetbe vett hőforrás az árapályfűtés volt. Ezt két, egymás közelében mozgó égitest közt fellépő gravitációs erők deformáló hatása okozza.

A bolygók belsejében keletkező hő azok felszínén keresztül távozik a világűrbe. A hőkibocsátás lehetséges módjai közé tartozik a vulkanizmus és a kriovulkanizmus. Szintén hőkibocsátással járnak a tektonikus mozgások, amikor az égitest kőzet- vagy jégkérgének darabjai egymáshoz képest elmozdulnak. Bármilyen úton is távozzon a hő, annak mértéke nagyon fontos, hiszen ezen múlhat egy bolygó lakhatósága. Túl nagy hőkibocsátás például egy amúgy lakható bolygót olvadt pokollá változtathat. Túl kicsi kibocsátás mellett viszont leállhatnak a kipárolgások, és megszűnhet a légkör, a felszín pedig fagyos sivataggá alakulhat. Csak éppen megfelelő hőmennyiség mellett tartható fenn az élet, ahogy a Földön, úgy a potenciálisan lakható óceánvilágokon is.

Quick és munkatársai a Földtől 39 fényévre lévő, 2017-ben felfedezett TRAPPIST–1 rendszer hét földméretű bolygója között négyet is találtak, amelyek óceánnal rendelkezhetnek. Ezek a James Webb űrtávcső kiemelt célpontjai lehetnek majd. „Ha olyan bolygót látunk, aminek a sűrűsége alacsonyabb a Földénél, az azt jelzi, hogy több vizet és kevesebb kőzetet és vasat tartalmazhat nála” – magyarázza Quick. Ha pedig a felszíni hőmérséklet fagypont fölött van, akkor kész is az óceánbolygó. „Ám ha a felszín hőmérséklete 0 °C alatt van, a víz megfagy, és ekkor jeges óceánvilággal van dolgunk.”

Forrás: Phys.org

Hozzászólás

hozzászólás