מודל חדש מציע כי אטמוספרות עשירות במימן וחימום גאותי יכולים לשמור על מים נוזליים בירחים הסובבים כוכבי לכת חופשיים במשך עד 4.3 מיליארד שנים, גם בחלל הבין־כוכבי החשוך
הדעה הרווחת היא שמים נוזליים הם מרכיב חשוב לקיום חיים. מחקר חדש מציע שסביבות תומכות חיים יציבות עשויות להתקיים גם רחוק מכל כוכב. החוקרים מצאו שירחים המקיפים כוכבי לכת חופשיים יכולים לשמור את האוקיינוסים שלהם נוזליים במשך עד 4.3 מיליארד שנים – קרוב לתקופה שכדור הארץ קיים. אטמוספרות מימן צפופות בשילוב חימום גאותי יכולים לשמור על התנאים האלה בתקופה הזאת, שמספיקה להופעת חיים מורכבים.
מערכות פלנטריות מתפתחות לעיתים קרובות באופנים כאוטיים. כשכוכבי לכת צעירים עוברים קרוב מדי אחד לאחר, אינטראקציות כבידה יכולות לפלוט אותם מהמערכות שלהם. הגופים האלה הופכים לכוכבי לכת חופשיים, שנסחפים בגלקסיה בלי כוכב מארח. מחקר קודם הראה שענקים גזיים שהורחקו באופן הזה יכולים עדיין לשמור על חלק מהירחים שלהם.
חימום גאותי שומר על האוקיינוסים נוזליים
אחרי הפליטה, המסלולים של הירחים האלה משתנים דרמטית. הם נוטים להיות מאוד מוארכים, והמרחק שלהם מכוכב הלכת משתנה כל הזמן.
זה גורם לכוחות גאות חזקים שמותחים את הירח, לוחצים את הפנים שלו ויוצרים חום דרך חיכוך. החום הפנימי הזה יכול להספיק לקיום אוקיינוסים של מים נוזליים, גם בקור הקיצוני של החלל הבן-כוכבי וללא כל אור כוכבים.
מימן כמלכודת חום יציבה
הישארות החום הזה בפני הירח תלויה באטמוספרה. בכדור הארץ, פחמן דו-חמצני פועל כגז חממה. במחקרים קודמים נטען שהוא יכול לתמוך בתנאים ישיבים בירחים של כוכבי לכת חוץ-שמשיים במשך עד 1.6 מיליארד שנים. אבל בסביבות הקפואות שסביב כוכבי לכת חופשיים, פחמן דו-חמצני יקפא ויאבד את יכולתו ללכוד חום.
כדי לפתור זאת, חוקרים מאסטרופיזיקה, ביופיזיקה ואסטרוכימיה חקרו אטמוספרות עתירות מימן. למרות שמימן מולקולרי בדרך כלל לא בולע היטב קרינת א"א, הוא מתנהג באופן שונה בלחץ גבוה.
תהליך בשם ספיגה הנגרמת כתוצאה מהתנגשות מאפשר למולקולות המימן המתנגשות ליצור זמנית מבנים שיכולים לספוג ולשמור חום. שלא כמו פחמן דו-חמצני, מימן נשאר יציב בטמפרטורות מאוד נמוכות, ולכן הוא מבודד יעיל בתנאים האלה.
הקְבלה לכדור הארץ הקדום
המחקר גם מספק תובנות על ההתחלה האפשרית של חיים.
"הבנו שלערש החיים לא בהכרח נחוצה שמש", אומר דוד דאלבידינג, המחבר הראשי של המחקר. "גילינו קשר ברור בין הירחים הרחוקים האלה וכדור הארץ המוקדם, שבו ריכוזים גבוהים של מימן מהתנגשויות של אסטרואידים יכלו ליצור את התנאים לחיים".
כוחות הגאות לא רק מספקים חום. המתיחה והלחיצה הנשנים של ירח יכולים ליצור מחזורי לחות-יובש, כשמים מתאדים ואז מתעבים שוב. חושבים שהמחזורים האלה ממלאים תפקיד חשוב ביצירת מולקולות מורכבות ויכולים לתמוך בשלבים קריטיים בדרך למקור החיים.
למאמר המדעי: DOI: 10.1093/mnras/stag243
עוד בנושא באתר הידען:
