研究表明，流浪行星的卫星可以维持液态水长达 430 亿年

一项新的天体物理学研究表明，即使在完全没有主星的情况下，围绕从恒星系统喷射出来的天体运行的卫星也能够在极长的时间内将海洋保留在其表面。慕尼黑路德维希马克西米利安大学研究人员开发的理论模型指出，重力产生的热量与稠密大气的结合为保持水分处于液态创造了有利条件。这些在黑暗的星际空间中漫游的天体现在正成为寻找太阳系外宜居环境的有希望的目标。计算机模拟表明，水可以在长达 430 亿年的时间内保持不结冰状态，这个时间比当前宇宙的年龄要长得多。

内部加热机制和重力摩擦

没有中心恒星意味着这些卫星无法接收到光或热辐射来加热其表面。防止海洋完全结冰所需的热量来自称为潮汐加热的严格物理过程，它直接作用于天然卫星的地质结构。

这种现象的发生是由于这颗质量与木星相当的巨大流浪行星对其卫星（其大小与地球相当）施加的强烈引力所致。椭圆轨道导致月球在接近和远离母行星时不断受到引力的拉伸和压缩。

这种持续的变形在月球深层岩层中产生显着的内摩擦。这种摩擦的机械能转化为热量，从地核传播到地壳，提供必要的热能来维持地表液态水，从下面创造​​一个动态和加热的环境。

全部报道: News (CN)

大气成分和先进的保温性

除了岩石核心内部产生的热量之外，厚厚的大气层还充当了保护全球海洋的基础的隔热层。以前的天文模型关注二氧化碳作为主要温室气体，能够在这些黑暗世界中捕获热量。然而，新的研究表明，水蒸气本身在捕获月球加热表面发出的红外辐射方面发挥着更加有效和积极的作用。

模拟表明，主要由水蒸气和其他挥发性化合物组成的大气会产生足够强大的温室效应，足以将表面温度稳定在适当的水平。这些复杂的大气动力学阻止内部热量快速逃逸到寒冷的太空真空中，确保水不会立即冻结并在数百亿年中保持液态，远远超过仅基于二氧化碳浓度的旧模型的估计。

生物发育的地球物理条件

海洋的长期存在引发了关于这些没有星光的世界上生物发展的可能性的深刻问题。光合作用的缺乏并不排除可居住性，从而改变了空间生物学的范式。

了解更多: 研究表明，流浪行星的卫星保存了液态海洋 43 亿年

在地球上，整个生态系统在远离阳光的海洋深处繁衍生息，仅依靠热液喷口周围的化学合成。流浪行星的卫星有可能在其海底拥有非常相似的地质和化学环境。

液态水和这些外星海洋底部加热的岩石地幔之间的持续相互作用会产生复杂的化学反应。这些反应提供了维持微观极端微生物生命形式所需的矿物质、营养物质和热能。

430 亿年的环境稳定期为生命起源前的化学过程演变成结构化的生物体提供了广阔的时间。这种海洋般的长寿将这些孤独的卫星变成了具有很高科学价值的天体生物学实验室。

天文观测与探测技术

直接探测流浪行星及其各自的卫星对当代天文仪器来说是一个巨大的技术障碍。由于这些天体不绕恒星运行，因此它们不会显着反射星光，也不会导致望远镜通常使用凌日法识别系外行星时亮度的周期性下降。目前主要可行的技术是引力微透镜，这是广义相对论预测的一种现象，当徘徊的行星的引力弯曲并放大位于其轨道底部的遥远恒星的光线时，就会发生这种现象。然而，在微透镜事件期间识别围绕该行星运行的月球的微妙特征需要极高的仪器精度和对天空的连续监测。配备高灵敏度红外传感器和自适应光学器件的下一代太空望远镜的开发对于捕捉这些世界发出的微弱热辉光并确认富含水蒸气的大气层的存在至关重要。

宇宙中的行星抛射动力学

行星系统的形成是一个混乱的过程，其特点是形成中的年轻天体之间剧烈的引力相互作用。在轨道巩固的早期阶段，气态巨行星经常从原来的位置迁移，破坏邻居的稳定性。

事件始末: 天文学家发现146光年外的行星有50%的可能性含有液态水

在这些湍流的迁移中，引力可以将较小的行星甚至其他气态巨行星永久地逐出恒星系统。这些被驱逐的世界带着它们的天然卫星，作为内部能量独立且自给自足的系统，开始了穿越深层星际空间的孤独之旅。

海洋维护的结构参数

对计算机模拟的详细分析为这些深空孤立海洋的生存建立了具体而严格的参数。

– 月球的质量必须与地球的质量严格相当，以保证其重力能够保持稠密的大气层并防止气体逃逸到太空中。

同一主题报道: 研究表明，流浪行星的卫星在 43 亿年的时间里维持着液态水海洋

– 流浪行星需要具有与木星相当的质量，才能在卫星上产生足够且持续的潮汐力。

– 月球轨道必须在数千年中保持稳定的偏心率，以确保内部地质摩擦不会突然停止。

– 月球成分中水的初始比例直接影响由此产生的大气压力和蒸汽产生的温室效应的效率。

宜居区概念的演变

流氓卫星可能蕴藏海洋的发现颠覆了天体物理学中宜居带的传统定义。此前，这种分类仅基于行星与其主恒星之间的理想距离。

宜居性现在正式扩展到深邃、黑暗的空间。液态水的维持取决于内部地球物理因素、火山活动和局部轨道动力学，这证明恒星能量并不是唯一能够维持有利于生命化学的环境的引擎。

天体物理相关性和银河测绘

这些详细数据的公布强化了寻找外星生命时目标多样化的必要性。现代天体物理学开始认识到，宇宙是大量黑暗、潮湿的世界的家园，传统的以恒星为中心的探测方法无法看到这些世界，但它们完全能够支持隐藏海洋中的基本生物过程。

延伸阅读: 研究人员确认岩石系外行星HD 137010 b在146光年外可能存在水

未来的银河系地图需要考虑到大量的流氓行星，最近的估计表明这些流氓行星的数量超过了银河系中可见恒星的数量。对这些孤立系统中水存在的观测确认将代表一个前所未有的科学里程碑，证明液态水是一种有弹性且分布广泛的元素，能够通过复杂的内部物理机制承受宇宙中最极端的条件。