流浪行星的系外衛星也可以擁有液態水


沒有母星的行星的衛星可以擁有大氣層並保留液態水。德國慕尼黑大學(Ludwig Maximilian University of Munich)的天體物理學家計算出,這樣的系統可以容納足夠的水來使維持生命的存在。

水使地球上的生命成為可能,並且對於地球上生命系統的持續存在是必不可少。這就解釋了為什麼科學家一直在尋找宇宙中其它固態天體存在水的證據。到目前為止,還沒有直接證明地球以外行星上存在液態水。然而,有跡象顯示,我們太陽系外圍的幾顆衛星,土星的土衛二和木星的三顆衛星(木衛二、木衛三和木衛四)可能擁有地下海洋。那麼,在太陽系以外行星的衛星上探測水的前景如何?

通過與智利康塞西翁大學(University of Concepción)的同事合作,慕尼黑大學物理學家芭芭拉·埃科拉諾(Barbara Ercolano)教授和托馬索·格拉西(Tommaso Grassi)博士現已使用數學方法對圍繞流浪行星 (free-floating planet) 運行的衛星上是否存在大氣和氣相(gas phase,研究氣體反應的熱力學和動力學)化學建立模型。流浪行星是一顆與恆星無關的行星。

流浪行星之所以引起人們的興趣,主要是因為有證據顯示它們的數量有很多。據保守估計,我們銀河系有許多木星大小的流浪行星,因為銀河系本身已經有超過一千億顆這種質量未能夠形成恆星的流浪行星。

埃科拉諾教授和格拉西博士使用電腦模型來模擬與地球相同大小的系外衛星,在流浪行星軌道上的大氣熱結構。他們發現,系外衛星表面的水,數量將只是地球海洋總體積的萬分之一,但比地球大氣中的水含量大一百倍。這足以誕生有機生命體和支援生物進化。

推導出此估計值的模型由一個地球大小的衛星和一個木星大小的流浪行星組成。這樣一顆附近沒有恆星的系統,預計是黑暗和寒冷的。與我們的太陽系不同,沒有母恆星可以作為驅動化學反應的可靠能源。

相反,在研究人員的模型中,宇宙射線提供了將分子氫和二氧化碳轉化為水和其它產品所必需的化學驅動力。為了保持系統的運轉,研究團隊將流浪行星在它的衛星上施加的潮汐力作為熱源,假設二氧化碳佔衛星大氣的90%,由此產生的溫室效應將有效地保留大部分衛星上產生的熱量。這些能源足以使水保持液態。

【圖、文:節譯自德國慕尼黑大學2021年6月9日新聞公佈】研究全文刊登在2021年6月8日出版的《國際天體生物學報》

發表評論