Pamirškite egzoplanetas; ateitis – egzomėnuliai!

Peizažas gyvenamame egzomėnulyje. ©Dan Durda
Peizažas gyvenamame egzomėnulyje. ©Dan Durda

Nuo tada, kai prieš porą dešimtmečių buvo atrastos pirmosios planetos prie kitų žvaigždžių (1992-aisiais – prie pulsaro, t.y. neutroninės žvaigždės, 1995-aisiais – prie pagrindinės sekos žvaigždės), netyla kalbos ir viešai deklaruojami siekiai aptikti Žemės dvynę – uolinę gyvybei tinkamą planetą. Na bent jau tokius siekius skelbia žiniasklaida, nes šitoks tikslas labai žavi skaitytojus. Iš tiesų mokslininkams žymiai įdomiau ir svarbiau išsiaiškinti, kokia yra planetų įvairovė bei panaudoti tuos stebėjimus, vystant planetų formavimosi ir evoliucijos teorijas. Tačiau pastaruoju metu greta egzoplanetų vis dažniau paminimas ir kitas tyrimų objektas. Tai – egzomėnuliai, egzoplanetų palydovai. Teoriškai apskaičiuotos jų savybės padaro juos perspektyvesniu taikiniu, ieškant gyvybei tinkamų erdvių už Saulės sistemos ribų. Be to, kartais juos aptikti gali būti netgi lengviau, nei egzoplanetas.

Kaip ir daugelyje mokslo sričių, egzomėnulius pirmi sugalvojo fantastai. Prisiminkime kad ir Endorą iš „Žvaigždžių karų“, kuris turbūt nebuvo pirmoji panaši vizija. Rimtai į galimybę aptikti egzomėnulius pradėta žiūrėti netrukus po to, kai aptiktos ir pirmosios egzoplanetos. Dar 1999-aisiais metais išspausdintame straipsnyje nagrinėjama, kaip panaudoti tranzitų stebėjimus egzomėnulių aptikimui. Vėliau svarstyti ir kiti metodai, analogiški egzoplanetų aptikimo būdams. Kol kas dar nei vieno egzomėnulio neaptikome (tiesa, yra pora nepatvirtintų kandidatų), tačiau tikimasi, jog tai pasikeis per artimiausius keletą metų.

Jei egzomėnulių neradome, tai kodėl jie tokie įdomūs? Visų pirma, jų turėtų būti žymiai daugiau, nei planetų. Pažiūrėkime į Saulės sistemą: planetų aštuonios, o palydovų aplink jas sukasi šimtai. Tarp tų šimtų net šešiolikos skersmenys viršija 1000 km, taigi jie yra didesni už nykštukinę planetą Cererą, o kai kurie – ir už Plutoną. Taip pat verta pastebėti, jog daugelis atrastų egzoplanetų yra dujinės milžinės, o būtent aplink tokias planetas sukasi daugiausia palydovų (Jupiteris ir Saturnas jų turi po daugiau nei 60). Taigi galima spėti, jog į žemiškąją panaši gyvybė gali egzistuoti ir prie dujinių milžinių, jei šios yra savo žvaigždžių gyvybinėse zonose.

O ir pati gyvybinė zona smarkiai prasiplečia, kai įvertiname efektus, galinčius šildyti egzomėnulius. Planetos temperatūrą nulemia trys pagrindiniai reiškiniai: žvaigždės teikiama energija, branduoliui vėstant išsiskirianti energija ir atmosferos sukuriamas skydas, neleidžiantis šilumai per greitai pabėgti į kosmosą. Egzomėnulyje prisideda ketvirtas – potvyninis kaitinimas. Ne kiekvienas mėnulis yra kaitinamas, bet gausiose jų šeimose gali pasitaikyti tokių egzempliorių, kaip mūsiškio Jupiterio palydovas Ijo. Pastarasis dėl sąveikos su kitais Jupiterio palydovais yra „įkalintas“ elipsinėje orbitoje, tad Jupiteris jį nuolat tampo netolygiai, taip kaitindamas mėnulio branduolį. Įkaitęs branduolys lydosi ir veržiasi į paviršių – Ijo yra vienintelis Saulės sistemos kūnas, neskaitant Žemės, kuriame užfiksuotas aktyvus vulkanizmas. Potvynių sukeltas vulkanizmas ir bendras palydovo įkaitinimas gali padėti aptikti tuos palydovus, kartais netgi lengviau, nei jų planetas (žr. 2 ir 3 iliustracijas šiame straipsnyje, kuriose parodyti apskaičiuoti įkaitintų palydovų spektrai ir palyginti su Jupiterio spektru). Be to, potvyninis vulkanizmas gali veikti milijardus metų, gerokai ilgiau, nei tęstųsi kaitinimas dėl planetos viduje sukauptos energijos.

Taigi egzomėnulyje sąlygos, tinkamos gyvybei – nors ir ne žemiškai, bet paremtai skystu vandeniu – egzistuoti, gali susidaryti ir toliau nuo žvaigždės, nei egzoplanetoje. Šį teiginį pagrindžiančių pavyzdžių taip pat esama ir Saulės sistemoje: užtenka atsiminti Saturno palydovą Titaną bei Jupiterio palydovą Europą, kuriuose abiejuose greičiausiai egzistuoja popaviršiniai vandenynai.

Dar vienas egzomėnulių pliusas, lyginant su uolinėmis egzoplanetomis – apsauga nuo Saulės vėjo. Žemę saugo magnetinis laukas, kuriamas skystojo branduolio. Kitos uolinės planetos Saulės sistemoje magnetinio lauko neturi, taigi jose bandančiai atsirasti gyvybei būtų labai sunku išgyventi nuolatinį didelės energijos dalelių bombardavimą; neseniai rašiau apie hipotezę, kad toks bombardavimas netgi galėjo nupūsti visą Marso atmosferą. Dujinės milžinės magnetinius laukus turi – juos sukuria vandenilio molekulės, kurių Jupiteryje ir Saturne labai gausu. Milžinių magnetosferos driekiasi plačiai aplinkinėje erdvėje, taigi nuo Saulės vėjo saugo ir palydovus. Be to, kaip aiškinau aukščiau, egzomėnulis gali būti toliau nuo žvaigždės, nei egzoplaneta, ir dar turėti skysto vandens; o kuo toliau nuo žvaigždės, tuo vėjas silpnesnis.

Jupiterio magnetosfera. Jos riba artimiausiame taške nuo planetos nutolusi per ~5 milijonus kilometrų - gerokai toliau, nei keturių didžiausių palydovų orbitos. ©NASA/JPL
Jupiterio magnetosfera. Jos riba artimiausiame taške nuo planetos nutolusi per ~5 milijonus kilometrų - gerokai toliau, nei keturių didžiausių palydovų orbitos. ©NASA/JPL

Paskutinis egzomėnulių privalumas, lyginant su planetomis, atsiskleidžia žvelgiant į tolimą ateitį, kai žmonija ims kolonizuoti kitas žvaigždines sistemas. Kolonizacija mėnuliuose lengvesnė dėl trijų priežasčių. Pirma – mėnuliai dažniausiai yra šiek tiek mažesni, taigi juose silpnesnė gravitacija; vadinasi, kylančiam erdvėlaiviui reikia sunaudoti mažiau kuro, kad pabėgtų nuo mėnulio traukos. Antra – netoli esanti dujinė planeta ir jos gravitacija gali būti panaudota erdvėlaiviui įgreitinti (gravitaciniai svaidymai naudojami ir šiais laikais, planuojant zondų, keliaujančių į Saulės sistemos tolius, trajektorijas). Trečia – ta pati dujinė planeta, kupina vandenilio, yra puikus kuro šaltinis, jei erdvėlaivis varomas branduolių sinteze ar panašiu vandenilį naudojančiu procesu.

Tad egzomėnuliai, nors dažnai pamirštami ir dėmesys jiems nublanksta prieš dėmesį, skiriamą egzoplanetoms, yra tikrai įdomūs objektai. Per artimiausius keletą metų greičiausiai jų bus aptikta net ne vienas, o koks tuzinas, ir galėsime pradėti tyrinėti jų savybes bei vėlgi ieškoti kitos vietos Galaktikoje, kur gali egzistuoti gyvybė, panaši į mūsiškę.

Laiqualasse

7 comments

  1. Privalumai privalumais, o ar nera dideliu trukumu? Ar nera daug didesne rizika, kad planetos potvyniniai poveikiai suardys palydovo ekosistemas? Ar kad kitu palydovu ar „meteoroidu“ is planetos ziedu bombardavimas gali sunaikinti gyvybe/ekosistema/civilizacija?

    Aisku, sunku ka nors pasakyti, kai mes turime labai mazai duomenu…

    1. Potvyniniai trikdžiai greičiausiai gali kenkti, bet iš kitos pusės jie gali ir padėti – Žemėje būtent Mėnulio keliami potvyniai, kaip manoma, labai daug prisidėjo prie ankstyvosios gyvybės vystymosi ir išlipimo iš vandens. Bombardavimo ypatingo neturėtų būti – Jupiterio ir Saturno didesnieji palydovai kuo nors „bombarduojami“ ne ką dažniau, nei Žemė ar Marsas.

      Bet tavo tiesa, duomenų apie egzoplanetas kol kas nedaug, o apie egzomėnulius – dar mažiau.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *