Nghiên cứu tiết lộ mặt trăng của các hành tinh lang thang có nước ở dạng lỏng trong hơn 4 tỷ năm

Một nhóm các nhà nghiên cứu do David Dahlbüdding từ Đại học Ludwig Maximilian ở Munich dẫn đầu đã trình bày một mô hình chứng minh khả năng duy trì nước ở dạng lỏng trên bề mặt các mặt trăng quay quanh các hành tinh giả mạo. Những thiên thể này lang thang trong không gian giữa các vì sao mà không liên kết với bất kỳ ngôi sao nào. Nhiệt độ được tạo ra bởi lực thủy triều, kết hợp với bầu khí quyển dày đặc chứa hydro, có thể duy trì các đại dương lỏng tới 4,3 tỷ năm trong một số trường hợp nhất định.

Các mô phỏng xem xét các mặt trăng có kích thước Trái đất xung quanh các hành tinh giống Sao Mộc đã bị đẩy ra khỏi hệ thống nhà của chúng. Trong những điều kiện này, ma sát bên trong do biến dạng hấp dẫn lặp đi lặp lại sẽ giải phóng đủ nhiệt để ngăn nước đóng băng hoàn toàn. Quá trình này xảy ra ngay cả khi hoàn toàn không có bức xạ sao, mở rộng triển vọng về những môi trường có thể sinh sống được ở xa bất kỳ mặt trời nào.

• Các mặt trăng có quỹ đạo lệch tâm duy trì nhiệt độ thủy triều trong hàng tỷ năm.
• Bầu khí quyển dày chứa hydro hoạt động như một loại khí nhà kính mạnh.
• Nhiệt độ bề mặt vẫn phù hợp với nước ở dạng lỏng trong những môi trường cụ thể.

Thủy triều sưởi ấm như một nguồn năng lượng bên trong

Cơ chế chính được xác định trong nghiên cứu phụ thuộc vào sự tương tác hấp dẫn liên tục giữa mặt trăng và hành tinh chủ. Lực này gây ra những biến dạng định kỳ bên trong vệ tinh, tạo ra ma sát và nhiệt tiêu tán theo thời gian. Các ví dụ trong Hệ Mặt trời, chẳng hạn như hoạt động núi lửa trên Io và các luồng nước trên Enceladus, minh họa cách nhiệt thủy triều đã hoạt động trên các mặt trăng của các hành tinh khổng lồ.

Các nhà nghiên cứu đã lập mô hình bầu khí quyển giàu hydro cho các ngoại mặt trăng này. Không giống như các mô hình trước đây dựa trên carbon dioxide vốn hạn chế khả năng tồn tại sự sống trong khoảng 1,6 tỷ năm, hydro cho phép giữ nhiệt trong thời gian dài hơn nhiều. Nhóm đã cộng tác với các chuyên gia về nguồn gốc cuộc sống để bối cảnh hóa kết quả.

Các mặt trăng được phân tích duy trì điều kiện ổn định khi hành tinh lang thang vẫn giữ được độ lệch tâm quỹ đạo nhất định sau khi phóng ra. Yếu tố này đảm bảo rằng nhiệt thủy triều không giảm nhanh. Mô phỏng số chỉ ra rằng, trong 12% đến 15% trường hợp được nghiên cứu, dòng nhiệt bên trong so sánh với dòng nhiệt quan sát được trên các mặt trăng như Europa hoặc Enceladus.

Điều kiện của đại dương bề mặt hoặc dưới bề mặt

Các hành tinh giả mạo hình thành khi các tương tác hấp dẫn trong quá trình hình thành các hệ hành tinh đẩy các vật thể ra khỏi đĩa tiền hành tinh. Nhiều thế giới khổng lồ này giữ lại các mặt trăng trong quá trình phóng ra. Nếu không có ánh sáng của một ngôi sao, bề mặt của những vệ tinh này sẽ có nhiệt độ cực thấp, nhưng nhiệt bên trong có thể bù đắp cho sự mất mát này.

Nghiên cứu xem xét các mặt trăng có bầu khí quyển dày đặc có khả năng giữ nhiệt sinh ra trong lõi. Trong những cấu hình này, nhiệt độ bề mặt có thể đạt đến mức tương thích với sự tồn tại của nước ở dạng lỏng trong khoảng thời gian lên tới 4,3 tỷ năm. Thời điểm này gần tương ứng với độ tuổi hiện tại của Trái đất kể từ khi hình thành các đại dương ổn định.

Leia Tambem

Jovem herdeira britânica Orla Wates falece em grave acidente de moto no Vietnã durante ano sabático

Colby Minifie xác nhận sức mạnh của Ashley Barrett trong The Boys mùa thứ năm

Nghiên cứu tiết lộ cha mẹ không biết con mình sử dụng trí tuệ nhân tạo như thế nào

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra các đại dương ngầm trên các mặt trăng băng giá trong Hệ Mặt trời. Giờ đây, mô hình này mở rộng khả năng này cho các ngoại mặt trăng trong môi trường hoàn toàn tối. Sự hiện diện của hydro trong khí quyển giúp tạo ra hiệu ứng nhà kính bổ sung cho việc sưởi ấm thủy triều.

Song song với môi trường của Trái đất sơ khai

Thành phần khí quyển giàu hydro đề cập đến các điều kiện có thể đã tồn tại trên Trái đất trẻ, đặc biệt là sau các vụ va chạm với tiểu hành tinh giải phóng một lượng lớn khí này. Sự giống nhau này gợi ý rằng các quá trình hóa học tương tự như những quá trình dẫn đến nguồn gốc sự sống có thể xảy ra trên những mặt trăng xa xôi như vậy.

Các tác giả nhấn mạnh rằng cái nôi của sự sống không nhất thiết phụ thuộc vào bức xạ từ một ngôi sao gần đó. Nhiệt bên trong kết hợp với hóa học khí quyển thích hợp mang lại một lộ trình thay thế cho môi trường ổn định ở mọi quy mô địa chất. Chế độ xem này mở rộng phạm vi tìm kiếm tín hiệu sinh học trong các hệ thống khác.

Những thách thức trong việc quan sát trực tiếp các vật thể này

Các hành tinh giả và mặt trăng của chúng là những mục tiêu khó khăn đối với các kính thiên văn hiện tại vì chúng không phát ra ánh sáng của riêng mình và không phản xạ đáng kể bức xạ sao. Tuy nhiên, việc thiếu độ sáng chói lóa của ngôi sao chủ có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện trong tương lai bằng các thiết bị nhạy hơn. Các sứ mệnh không gian đang được phát triển có thể góp phần xác định những ứng cử viên đầy triển vọng.

Cộng đồng khoa học coi những hệ thống này là cơ hội duy nhất để nghiên cứu khả năng sinh sống trong những bối cảnh độc đáo. Việc phát hiện một ngoại mặt trăng xung quanh một hành tinh nổi sẽ là một cột mốc quan trọng trong thiên văn học ngoại hành tinh. Trong khi đó, các mô hình lý thuyết giống như mô hình do nhóm Munich trình bày sẽ tinh chỉnh các dự đoán về nơi có thể tìm kiếm các dấu hiệu của hoạt động địa chất hoặc hóa học.

Ý nghĩa cho việc tìm kiếm sự sống trong vũ trụ

Công trình được công bố trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia củng cố rằng sự nóng lên của thủy triều có thể duy trì các điều kiện thuận lợi trong những khoảng thời gian có thể so sánh với lịch sử của sự sống phức tạp trên Trái đất. Mặt trăng của các hành tinh lang thang nổi lên như môi trường đáng được chú ý trong các cuộc điều tra sinh học vũ trụ trong tương lai.