一項由德國馬克斯·普朗克外星物理學研究所及歐洲空間局的Giulia Roccetti領導的研究顯示,流浪行星可能擁有可居住的衛星。研究團隊發現,濃厚的氫氣大氣層能夠捕捉潮汐熱,讓其表面溫度保持在足夠的範圍,維持液態水的存在長達43億年。與二氧化碳為基礎的模型不同,這些大氣層避免了崩潰。結合潮汐驅動的濕乾循環和富含氨的化學環境,這些條件有可能支持早期生命過程,即使在沒有任何恆星光照的情況下。
研究摘要中提到,這樣的大氣能夠有效捕捉熱量,通過氫分子間的碰撞誘導吸收,維持適合液態水存在的表面溫度,時間可達43億年,具體取決於表面壓力,而不易受到凝結誘導崩潰的影響。
天文學家已經識別出數百顆漂浮於星際空間的系外行星,許多行星可能因過去的引力交互作用而被排斥出其母系系統。雖然這些流浪行星預計會非常寒冷且黑暗,但它們的衛星可能會走上不同的路徑。在排斥過程中,衛星的軌道可能變得非常拉長,產生強大的潮汐力,因為它們被宿主行星反覆拉伸和壓縮。
類似於歐羅巴和恩克拉多斯,這一過程可以產生顯著的內部熱量。如果衛星的大氣層允許氣體凝結,很多熱量將會逃逸到太空中。然而,在濃密的氫主導大氣中,熱量的保留可以增加。在高壓條件下,氫分子通過碰撞誘導吸收紅外輻射,形成的暫時分子複合物增強了熱吸收,與二氧化碳和甲烷等溫室氣體相當。因此,內部熱量可以有效地被捕獲,而不會導致大氣崩潰。
研究人員表示,這些衛星的表面溫度可能足夠高以維持液態水,而不需要來自附近恆星的能量,儘管檢測和分析這些大氣層仍然具有挑戰性。
新的研究顯示,環繞流浪系外行星的衛星可以在沒有任何鄰近恆星的情況下維持可居住的條件達數十億年。研究強調了濃厚氫氣大氣層在捕獲內部熱量方面的重要性。研究團隊利用先進模擬,建模衛星在宿主行星被排斥進入星際空間後,其軌道和大氣的演變。他們的研究方法結合了大氣溫度計算和凝結等化學過程,同時更新了考慮潮汐加熱隨時間衰減的軌道演變模型。
流浪行星——許多已經被檢測到在太空中漂浮——被認為是通過引力互動從其原始系統中排除出來的。儘管這些行星預計會非常寒冷,但如果衛星的軌道變得高度拉長,則可能會經歷強烈的潮汐加熱。類似的過程在歐羅巴和恩克拉多斯上也有觀察到,重力作用產生內部熱量。
研究發現,濃厚的氫氣大氣層,可能達到地球表面壓力的100倍,能夠通過碰撞誘導吸收有效捕獲這些熱量。在這樣的條件下,暫時的分子互動增強了紅外吸收,讓熱量的保留效果遠超於易於崩潰的二氧化碳主導大氣。因此,這些衛星中的一些可能在長達43億年內維持適合液態水的表面溫度。甲烷、氨和水蒸氣等氣體的存在可能進一步穩定這些環境,顯著延長可居住性的潛在窗口。
強潮汐引起的濕乾循環,加上溶解的氨的鹼性,可能為RNA聚合過程創造有利條件,從而支持生命的出現。




