연구에 따르면 40억년 이상 동안 액체 상태의 물을 가지고 떠도는 행성의 위성이 밝혀졌습니다.

뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학의 David Dahlbüdding이 이끄는 연구팀은 악성 행성을 공전하는 달 표면에 액체 물이 유지될 가능성을 보여주는 모델을 제시했습니다. 이 천체는 어떤 별과도 연결되지 않고 성간 공간을 배회합니다. 조석력에 의해 생성된 가열은 수소가 지배하는 밀도 높은 대기와 결합되어 특정 시나리오에서 최대 43억년 동안 액체 해양을 유지할 수 있습니다.

시뮬레이션에서는 모계에서 방출된 목성과 유사한 행성 주위에 있는 지구 크기의 달을 고려합니다. 이러한 조건에서 반복되는 중력 변형으로 인한 내부 마찰은 물이 완전히 얼지 않도록 충분한 열을 방출합니다. 이 과정은 항성 방사선이 전혀 없는 경우에도 발생하여 태양으로부터 멀리 떨어진 잠재적으로 거주 가능한 환경에 대한 전망을 확장합니다.

• 편심 궤도를 가진 달은 수십억 년 동안 조석 가열을 보존합니다.
• 두꺼운 대기의 수소는 강력한 온실가스로 작용합니다.
• 표면 온도는 특정 환경에서 액체 물에 적합하게 유지됩니다.

내부 에너지원인 조석 가열

연구에서 확인된 주요 메커니즘은 달과 호스트 행성 사이의 지속적인 중력 상호 작용에 달려 있습니다. 이 힘은 위성 내부에 주기적인 변형을 일으켜 시간이 지남에 따라 소멸되는 마찰과 열을 발생시킵니다. 이오의 화산 활동과 엔셀라두스의 물기둥과 같은 태양계의 사례는 이미 거대한 행성의 달에서 조석 가열이 어떻게 작동하는지 보여줍니다.

연구자들은 이러한 외계행성을 위해 수소가 풍부한 대기를 모델링했습니다. 거주 가능 기간을 약 16억 년으로 제한했던 이산화탄소 기반의 이전 모델과 달리 수소는 훨씬 더 오랜 기간 동안 열을 유지할 수 있습니다. 팀은 결과를 맥락화하기 위해 생명의 기원 전문가와의 협력을 포함했습니다.

분석된 달은 방황하는 행성이 방출된 후 일정한 궤도 이심률을 유지할 때 안정적인 상태를 유지합니다. 이 요소는 조석 가열이 빠르게 감소하지 않도록 보장합니다. 수치 시뮬레이션에 따르면 연구된 사례 중 12~15%에서 내부 열 흐름이 유로파나 엔셀라두스와 같은 달에서 관찰된 열 흐름과 비교되는 것으로 나타났습니다.

표면 또는 지하 해양의 조건

불량 행성은 행성계 생성 중 중력 상호 작용으로 인해 원시 행성 디스크에서 몸체가 추방될 때 형성됩니다. 이 거대한 세계 중 다수는 방출 과정에서 위성을 유지합니다. 별의 빛이 없으면 위성 표면의 온도는 극도로 낮지만 내부 열이 이러한 손실을 보상할 수 있습니다.

이번 연구에서는 핵에서 생성된 열을 가두는 밀도 높은 대기를 가진 위성을 고려합니다. 이러한 구성에서 표면 온도는 최대 43억년 동안 액체 물이 존재할 수 있는 수준에 도달할 수 있습니다. 이 시간은 안정된 바다가 형성된 이후 지구의 현재 나이와 대략적으로 일치합니다.

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이전 연구에서는 이미 태양계의 얼음 위성에 있는 지하 바다를 지적했습니다. 이제 모델은 이 가능성을 완전히 어두운 환경의 외계행성까지 확장합니다. 대기 중 수소의 존재는 조석 가열을 보완하는 온실 효과를 생성하는 데 도움이 됩니다.

초기 지구의 환경과 유사함

수소가 풍부한 대기 조성은 젊은 지구에 존재했을 수 있는 조건, 특히 이 가스를 대량으로 방출한 소행성 충돌 이후에 존재했을 수 있는 조건을 나타냅니다. 이러한 유사성은 생명의 기원으로 이어진 것과 유사한 화학적 과정이 그렇게 먼 위성에서도 일어날 수 있음을 암시합니다.

저자는 생명의 요람이 반드시 근처 별의 방사선에 의존하는 것은 아니라는 점을 강조합니다. 적절한 대기 화학과 결합된 내부 열은 지질학적 규모에 걸쳐 안정적인 환경에 대한 대안 경로를 제공합니다. 이 보기는 다른 시스템의 생체 신호 검색 범위를 확장합니다.

이러한 물체를 직접 관찰하는 데 따른 어려움

악성 행성과 달은 자체 빛을 방출하지 않고 항성 방사선을 크게 반사하지 않기 때문에 현재 망원경의 어려운 목표물입니다. 그러나 호스트 별의 눈부신 밝기가 부족하면 더 민감한 장비를 사용하여 향후 탐지가 용이해질 수 있습니다. 개발 중인 우주 임무는 유망한 후보를 식별하는 데 기여할 수 있습니다.

과학계는 이러한 시스템을 색다른 맥락에서 거주 가능성을 연구할 수 있는 독특한 기회로 간주합니다. 떠다니는 행성 주위의 외계 위성을 탐지하는 것은 외계 행성 천문학에서 획기적인 사건이 될 것입니다. 한편 뮌헨 팀이 제시한 것과 같은 이론적 모델은 지질학적 또는 화학적 활동의 징후를 찾을 위치에 대한 예측을 개선합니다.

우주 생명체 탐색에 대한 시사점

왕립천문학회 월간 공지에 발표된 연구는 조석 가열이 지구상의 복잡한 생명체의 역사와 비교할 수 있는 기간 동안 유리한 조건을 유지할 수 있음을 강조합니다. 방황하는 행성의 위성은 미래의 우주생물학적 조사에서 주목할 만한 환경으로 등장합니다.