Vannak lakható exoholdak?

René Heller (McMaster University, Kanada) és Jorge Zuluaga (Institute of Physics of the University of Antioquia, Kolumbia) készítettek egy tanulmányt, ami az exoholdak mágneses környezetével és a holdak lakhatóságára gyakorolt hatásaival foglalkozik. Az eredmények nem túl biztatók.

A bolygó- és holdkeletkezési modellek alapján várhatóan még a legnagyobb holdak is kisebbek a Földnél, és így nem képesek önállóan kellően kiterjedt mágneses mezőt fenntartani. Csak úgy védekezhetnek a csillagukból és a kozmoszból érkező nagyenergiás sugárzás ellen, hogy az anyabolygójuk magnetoszféráján belül keringenek. Ugyanakkor ha túl közel keringenek a bolygóhoz, olyan mértékű árapályfűtés ébredhet bennük, amely lakhatatlanná teszi a felszínüket.

A kutatók a lakhatósági zónába eső exobolygók magnetoszférájának méretét és a bolygók körüli lakhatósági határ kapcsolatát vizsgálták. A lakhatósági határ azt a legkisebb távolságot jelzi a bolygótól, ahol egy hold éghajlata még épp elkerülné, hogy megszaladjon az üvegházhatás, és nem alakulnának ki rajta a Vénusz éghajlatához hasonló, pokoli felszíni viszonyok. A szerzők egy Mars-méretű és -tömegű holddal számoltak, mert ennél nagyobbak csak igen kis valószínűséggel alakulhatnak ki, a kisebbeket viszont nagyon nehéz lenne észlelni.

Egy bolygó magnetoszférája. Balról áramlik a csillagszél, mely lökéshullámot kelt a magnetoszféra egyik felén és elnyúlt csóvát hoz létre a másikon. A szaggatott vonalak a különböző holdpályákat jelzik: teljesen árnyékolt (CS), részben árnyékolt (PS) és nem árnyékolt (US).

Fotó: Csillagaszat.hu

A vizsgálat alapköve a lakhatósági zónába eső óriásbolygó magnetoszférák kiterjedésének kiszámítása. A magnetoszférák tulajdonképp plazmával és mágneses térrel töltött buborékok, melyet az áramló csillagszél és a bolygó által generált mágneses mező erővonalainak összeütközése formál. Ezek a buborékok választják el a bolygó közvetlen mágneses környezetét az igen eltérő bolygóközi tértől.

A magnetoszférák hatalmasak lehetnek: a Jupiteré például a bolygó ötvenszereséig nyúlik a Nap irányában, azzal ellentétesen pedig szinte a Szaturnusz pályájáig követhető, mint elnyúlt, láthatatlan plazmacsóva. A hosszúsága ellenére mégsem ez, hanem a nappali oldalra eső fél mérete határozza meg, milyen távolságig képes a bolygó a holdjait árnyékolni.

Az Antioquiai Egyetemen működő kutatócsoport behatóan elemezte a naprendszerbeli égitestek mágneses mezeinek tulajdonságait, és számításaik segítségével igyekeztek visszaadni a mérési eredményeket. Sikerült is nagyságrendileg visszakapniuk a mágneses tér főbb jellemvonásait – a mágneses dipólus momentumot –, a Ganymedes holdtól egészen a Jupiterig terjedő mérettartmányban. Ezek alapján a modelljük elfogadható pontossággal, egy kettes szorzónyi bizonytalansággal képes az exobolygók mágneses terének méretét is előrejelezni.

René Heller egy korábbi tanulmányában megmutatta, hogy holdak nem keringhetnek akármilyen közel a bolygójukhoz: a bolygóról visszaverődő fény és az árapályfűtés egy adott távolságon belül lakhatatlanná teszi az égitestet. A lakhatósági határ kétféleképp is definiálható. A belső, optimistább, a megszaladó üvegházhatásra alapoz, és a légkör hőelnyelési képességétől függ. A külsőbb, pesszimistább, az árapályfűtést veszi figyelembe: a határ az Io holdnak megfelelő fűtésnél található, ahol már annyira erős lehet a felszíni vulkanizmus és a tektonikus aktivitás, hogy az alkalmatlanná teszi az életre a holdat.

A szimuláció eredménye egy Neptunusz-méretű bolygóra. Körben az idő telik, 300 millió évenként. A kék vonal a mágneses mező kiterjedését jelzi a csillag irányában. A szaggatott és folytonos vonalak a megszaladó üvegházhatás és az árapályfűtés által meghatározott lakhatósági határokat jelzik, a legvékonyabb közel körpályán, a vastagabbak egyre ecxentrikusabb ellipsziseken keringve. Jelentős időnek el kell telnie, míg a magnetoszférán belülre kerülnek a határok.

Fotó: Csillagaszat.hu

A magnetoszféra méretét és a lakhatósági határt összehasonlítva igen érdekes eredményeket kaptak a kutatók. A bolygók kialakulását követő egymilliárd évben, amikor az élet kialakulása zajlott a Földön, csak olyan holdakat árnyékol le a mágneses mező, melyek már a lakhatósági határon belül vannak. Vagyis egy hold vagy lakható éghajlatú lesz, vagy pedig árnyékolja a bolygója magnetoszférája, de a kettő együtt nem működik.

Egymilliárd év után aztán bizonyos konfigurációk működhetnek: egy Jupiter-tömegű vagy még nagyobb bolygó körül keringő holdnak például már védelmet nyújthat a bolygója. De az összetétel is befolyásolja az eredményeket: míg a nagyrészt hidrogénből álló, Szaturnusz-méretű égitesteknél alig van esélye a holdaknak, a nehezebb elemekben dús Neptunusz hatékonyabb védelmezőnek tűnik.

5 könyv
Több mint 600 meghökkentő, érdekes és tanulságos történet!

MEGVESZEM

Kövesse az Indexet Facebookon is!

Követem!