Wyobrażając sobie planetę, zwykle zakładamy, że w pobliżu jest gwiazda – jak nasze Słońce, które dostarcza Ziemi światła i ciepła. Ale co, gdyby gwiazda wcale nie była potrzebna?
WIDEO…
Astronomowie odkryli w Galaktyce planety przemierzające kosmos bez żadnej gwiazdy – tzw. planety swobodne, inaczej zwane samotnymi. Obalają one przekonanie, że gorący gaz gwiazdy jest niezbędny do ich istnienia. Teraz badacze sprawdzają, czy gwiazdy są konieczne również dla powstania i podtrzymania życia na takich globach.
– Być może powinniśmy odejść od geocentrycznego poglądu, że życie musi wyglądać tak, jak na Ziemi – mówi prof. Barbara Ercolano, astrofizyczka z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium. Możliwe, że planety swobodne są normą, a my traktujemy je jako coś egzotycznego tylko dlatego, że żyjemy w innym systemie.
Potwierdzono istnienie co najmniej 70 wędrujących planet w Drodze Mlecznej, choć modele sugerują, że może ich być nawet 20 razy więcej niż gwiazd – łącznie miliardy. W tym roku po raz pierwszy precyzyjnie zmierzono masę i odległość planety swobodnej wielkości Saturna, oddalonej o około 10 tys. lat świetlnych. Nowe misje, w tym wystrzelony niedawno Teleskop Nancy Grace Roman NASA, mogą odkryć setki kolejnych.
Jak planety stają się samotne
Niewielka część planet swobodnych to być może nieudane gwiazdy, którym nie udało się zgromadzić masy wystarczającej do zapłonu jądrowego – niektóre mogą należeć do kategorii brązowych karłów. Większość uformowała się jednak jak zwykłe planety – wokół gwiazdy – a potem została z układu wyrzucona. Młode układy planetarne są chaotyczne, a planety mogą przechwytywać orbity innych ciał, co prowadzi do grawitacyjnego wyrzucenia jednej z nich. – Wyrzucone planety mają zwykle mniejszą masę, zbliżoną do Marsa. Do takich zderzeń dochodziło prawdopodobnie w każdym powstającym układzie planetarnym – mówi prof. Ercolano.
Nie zawsze jednak do tego dochodzi – potrzebne są odpowiednie warunki orbitalne. Planety naszego Układu Słonecznego są dziś silnie związane grawitacyjnie ze Słońcem. – Przetrwaliśmy tak długo tylko dlatego, że nasze orbity są dziś bardzo stabilne – dodaje David Dahlbüdding z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana.
Czy planeta bez gwiazdy może być siedliskiem życia?
– Podstawowym warunkiem życia jest ciekła woda, a do jej utrzymania potrzeba odpowiedniej ilości ciepła – tłumaczy Dahlbüdding. Wraz z prof. Ercolano zbadał on niedawno możliwość zamieszkania planet swobodnych i ich księżyców w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Prawdziwa planeta-samotnica raczej nie utrzymałaby na powierzchni wystarczającego ciepła – szybko by się ono rozproszyło. Naukowcy rozważają jednak inne źródła: rozpad pierwiastków radioaktywnych we wnętrzu planety mógłby utrzymać ciekłą wodę pod powierzchnią. – Myślę, że nie można wykluczyć istnienia warunków sprzyjających życiu na takiej planecie – prof. mówi Ercolano.
Bardziej prawdopodobnym kandydatem wydaje się jednak księżyc krążący wokół samotnej planety. Po jej wyrzuceniu z układu księżyce mogą trafić na bardzo eliptyczne orbity, a niektóre potrafią osiągać rozmiary porównywalne z Ziemią.
Księżyce mogą nagrzewać się od wewnątrz dzięki ogrzewaniu pływowemu. Nierówna orbita sprawia, że siła grawitacji zmienia się, odkształcając wnętrze księżyca i zamieniając energię orbitalną w ciepło. Podobny mechanizm zachodzi na Io, księżycu Jowisza – najbardziej aktywnym wulkanicznie ciele w Układzie Słonecznym, nienadającym się do zamieszkania.
– Potrzeba dużo ciepła pływowego, by utrzymać ciekłą wodę, ale nie za dużo, bo energia rozprasza się zbyt szybko – mówi Dahlbüdding. Jego zespół ustalił jednak, że w odpowiednich warunkach ogrzewanie pływowe może zapobiegać zamarzaniu wód powierzchniowych nawet bez światła słonecznego.
Jak zatrzymać ciepło
Wygenerowanie ciepła to tylko część problemu – trzeba je jeszcze zatrzymać. Na Ziemi robi to dwutlenek węgla, jednak w środowisku bez pobliskiej gwiazdy gaz ten skrapla się i traci tę zdolność. Dahlbüdding i współpracownicy zamodelowali zamiast tego atmosferę bogatą w wodór, pochłaniający promieniowanie cieplne. Taka atmosfera wraz z ogrzewaniem pływowym mogłaby zatrzymywać ciepło nawet przez 4,3 miliarda lat i utrzymywać na powierzchni ciekłą wodę.
Co ciekawe, także życie na Ziemi mogło narodzić się w bogatej w wodór atmosferze, dostarczonej przez uderzenia meteorytów. – Nie tylko poznajemy inne planety, ale też uczymy się o naszej własnej historii – mówi prof. Andrew Gould, astronom z Ohio State University.
Jak znaleźć planetę swobodną?
Odnalezienie większej liczby planet swobodnych mogłoby pomóc odpowiedzieć na wiele z tych pytań. Są one jednak trudniejsze do wykrycia niż ponad 6000 znanych egzoplanet krążących wokół gwiazd – to jak szukanie obiektu w ciemności, bez latarki. Dotąd nie wykryto żadnego księżyca krążącego wokół planety swobodnej.
Głównym narzędziem jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne: gdy planeta przechodzi na tle odległej gwiazdy, jej pole grawitacyjne na chwilę wzmacnia jasność tej gwiazdy, co można wykryć teleskopem. Takie zdarzenia są jednak rzadkie i trwają zaledwie godziny lub dni.
Sytuację może odmienić teleskop Nancy Grace Roman NASA, który dzięki większemu polu widzenia niż Hubble mógłby wykryć nawet 400 planet swobodnych wielkości Ziemi. Planowana na 2028 rok chińska misja Ziemia 2.0 ma odkryć setki kolejnych. Dodatkowo budowany w Chile Ekstremalnie Wielki Teleskop pozwoli badać ich temperaturę i skład chemiczny.
– W końcu ludzie tam polecą – mówi prof. Gould. Mówi się nawet o zakładaniu baz na takich planetach, choć na razie pozostaje to domeną science fiction. Nawet z prędkością jednej dziesiątej prędkości światła dotarcie do nich zajęłoby jakieś 100 tys. lat, więc zdobywanie wiedzy o nich pozostaje zadaniem bardzo długofalowym.
Źródło: National Geographic
Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.
