Exoluas, luas de planetas alienígenas têm muitos obstáculos para a habitabilidade, tais como eclipses e aquecimento de maré, que são diferentes dos planetas que orbitam.
Os astrônomos têm seus dedos cruzados para que dentro do curso de dados coletados pelo Kepler da NASA missão, que já detectou cerca de três mil possíveis exoplanetas, ocultar as assinaturas dos exoluas primeiros.
A descoberta das luas de alienígenas vai abrir uma fronteira nova e excitante na caça contínua de mundos habitáveis fora do Sistema Solar.
Com a confirmação da exoluas prováveis ao virar da esquina, os pesquisadores começaram abordando os fatores únicos e não-terrestres que possam afectar a sua habitabilidade.
Porque exoluas orbitar um corpo maior do planeta, eles têm um conjunto adicional de restrições sobre a sua habitabilidade potencial do que os planetas em si. Exemplos incluem eclipses por seu planeta de acolhimento, bem como luz solar refletida e as emissões de calor. Acima de tudo, induzida gravitacionalmente aquecimento de maré por um planeta anfitrião pode afetar drasticamente o clima de lua e geologia.
Em essência, em comparação com os planetas, exoluas têm outras fontes de energia que podem alterar seus "orçamentos de energia", o que, se for muito alta, pode virar um paraíso, temperado potencial em um terreno baldio queimada.
O conceito do artista de um par de exoluas orbitando um gigante gasoso. Crédito: R. Heller, AIP
"O que discrimina a habitabilidade de um satélite a partir da habitabilidade de um planeta, em geral, é que ele tem diferentes contribuições para o orçamento de energia", disse René Heller, um associado de pesquisa de pós-doutorado no Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha.
A "ponta habitável"
Em uma série de trabalhos recentes, Heller e seu colega Rory Barnes, da Universidade de Washington e do Instituto de Astrobiologia da NASA abordou alguns dos problemas do grande-retrato para a habitabilidade representada pela relação entre exoluas e planetas de acolhimento.
Heller e Barnes propuseram uma circumplanetary "borda habitável", semelhante ao bem estabelecida circumstellar "zona habitável". Esta zona é a faixa de temperatura em torno de uma estrela na qual a água ferve nem fora ou congela longe na superfície de um planeta - ". Zona Goldilocks" não muito quente, nem muito frio, assim, ganhando o apelido de
| A borda habitável é bastante diferente. É definida como a órbita circumplanetary interior na qual um exomoon não vai sofrer o que é conhecido como um efeito de estufa."Para ser habitável, luas deve orbitar seus planetas fora da borda habitável", disse Heller. Um efeito estufa ocorre quando um clima do planeta ou lua aquece inexoravelmente devido a loops de feedback positivo.Um exemplo é pensado para ter ocorrido na porta ao lado, por assim dizer, para o outro planeta mais parecido com a Terra que conhecemos: Vênus. |
Lá, o calor de um sol, iluminando jovem poderia ter evaporado um oceano cada vez mais primordial. Este processo de evaporação colocar vapor de água cada vez mais para reter o calor na atmosfera, o que levou a mais evaporação, e assim por diante, acabou secando o planeta como a água foi quebrada em hidrogênio e oxigênio pela radiação ultravioleta do sol. O hidrogênio atmosférica em Vênus escapou para o espaço, e sem hidrogênio, mais água pode se formar.
Luas situados em órbitas bastante distantes de seus planetas devem ser seguramente além da borda habitável onde este dessecação ocorre.
"Normalmente, e, especialmente, no sistema solar, iluminação estelar é, de longe, a maior fonte de energia em uma lua", disse Heller.
Um exemplo de uma zona de irradiação circumstellar habitável, a banda orbital em torno de uma estrela onde a água pode existir na forma líquida num planeta ou superfície de exomoon. Crédito: NASA / JPL-Caltech
"Em grandes órbitas planetárias, luas serão alimentados quase exclusivamente pela entrada estelar. Mas se um satélite orbita seu planeta anfitrião muito perto, então a reflexão estelar do planeta, sua própria emissão térmica, eclipses e aquecimento de maré na lua pode se tornar substancial".
Os efeitos cumulativos de os efeitos não-tidal de aquecimento são pequenos, mas pode ser a diferença entre um exomoon estar dentro ou fora da borda habitável.
Basking no fulgor
Aqui na Terra, temos um pouco de energia extra da Lua em forma de lua, que se reflete luz do sol.
Luas, porém, se banhado pela luz solar muito mais de seus vizinhos planetários; Terra brilha quase 50 vezes mais brilhante no céu lunar como a Lua faz em nosso céu noturno. Além de luz solar refletida, planetas também emitem luz solar absorvida como radiação térmica em seus exoluas.
Este "planetshine" pode adicionar uma quantidade não-não substancial de energia para o consumo global de uma exomoon de. Imagine um planeta gigante gasoso que orbita uma estrela semelhante ao Sol a uma distância aproximadamente o mesmo que a Terra orbita o nosso dom Para uma lua com uma órbita relativamente perto em torno deste planeta, como órbita de Io em torno de Júpiter, Heller calcula que a lua poderia absorver mais sete ou mais watts por metro quadrado de poder. (Terra absorve cerca de 240 watts por metro quadrado do Sol).
Periódica mergulha na escuridão
Eclipses podem potencialmente compensar parte da entrada de energia extra de planetshine. Para eclipses, Heller calculado que a iluminação estelar perdido para um exomoon em uma órbita próxima (semelhante ao mais próximo do encontrado em nosso sistema solar) é de até 6,4 por cento.
Uma figura mostrando os diferentes tipos de iluminação que uma exomoon podem receber tanto sua estrela e seu planeta anfitrião durante quatro fases de um período orbital. Note-se que a imagem não é a escala e que penumbras - sombras parciais - são ignoradas para facilitar conceitual. Crédito: Heller e Barnes
Curiosamente, porque a maioria das luas são incluindo o nosso estar preso ao seu planeta - isto é, um lado da lua enfrenta constantemente o planeta - eclipses, bem como planetshine, só escurecer e clarear um hemisfério.Este fenômeno pode modificar o clima, assim como o comportamento de formas de vida, de maneiras não visto na Terra.
"Iluminação assimétrica na Lua poderia induzir padrões de vento e temperatura, tanto em termos de geografia e no tempo, que são desconhecidas de climas planetários", observou Heller. "Life on a lua com regular, eclipses frequentes, certamente tem que se adaptar seu ritmo de sono-vigília e caça-esconde tão bem, mas apenas aquelas criaturas do planeta voltados hemisfério".
Marés rolo
Embora a perda eclipse-relacionado de vários pontos percentuais de iluminação não é uma perda enorme de energia, uma dupla de lua-planeta pode ter de ser mais perto de sua estrela para compensar esse déficit se a Lua ainda estavam para ser considerado habitável de uma Goldilocks perspectiva zona.
No entanto, esta situação introduz um outro obstáculo para a habitabilidade: Quanto mais próximo de um planeta é a sua estrela, a mais forte atração gravitacional da estrela está em luas do planeta. Essa atração extra pode puxar luas em órbitas não circulares, ou excêntrico sobre seus planetas.
Órbitas excêntricas, por sua vez, resultar em quantidades variáveis de estresse gravitacional exercida sobre a lua como ele orbita.
Um planeta gigante de gás anéis e sua lua banhada pelos raios vermelhos de uma estrela anã vermelha.Crédito: NASA / ESA / G.Bacon (STScI)
Estas "forças de maré", como são chamados, fazem aquecimento devido ao atrito. As marés oceânicas que experimentamos na Terra ocorrem em parte como resultado da gravidade da Lua puxando mais sobre a água ea terra mais próxima, o que distorce a forma da Terra. O efeito vai nos dois sentidos, é claro, mas não da mesma forma, com os planetas induzir significativamente maior aquecimento de maré dentro de suas luas muito menores.
Se uma órbita exomoon leva muito perto de seu planeta, aquecimento de maré poderia empurrar o balanço de energia muito alta, culminando em um efeito estufa descontrolado. Nos extremos, o aquecimento de maré poderia desencadear atividade vulcânica massiva, deixando o satélite coberta de magma e distintamente inóspito, como a "lua pizza" Io.
Por outro lado, deve notar-se, o aquecimento pode ser uma corrente salvador para a vida. Aquecimento por marés pode ajudar a manter um oceano abaixo da superfície, como a suspeita de existir dentro de lua de Saturno, Europa, alternativamente, fazer uma outra exomoon unwelcoming fora da zona habitável tradicional potencialmente habitável.
Pequenas estrelas, luas mortas
Outro fator entra em jogo como eclipses roubar um pouco de energia a partir de uma exomoon e exigem a par lua-planeta para estar mais perto de sua estrela. Para permanecer gravitacionalmente ligadas a um planeta e não ser arrancada pela gravidade da estrela, a lua deve cair dentro de um chamado "raio Hill" - esfera do planeta de domínio gravitacional. Este raio encolhe com maior proximidade com a estrela. Quanto mais próximo o planeta ea lua são de sua estrela, a menos espaço está disponível fora da borda habitável.
Para planetas e luas em torno de atendimento dim, cool, estrelas de baixa massa chamadas anãs vermelhas, essa dinâmica se torna importante. A zona habitável em torno de estrelas anãs vermelhas é muito apertado, por uma estrela com um quarto da massa do Sol, por exemplo, a zona Cachinhos Dourados é pensado para ser em torno de apenas 13 por cento da distância Terra-Sol - em outras palavras, um terço de Mercúrio distância da órbita do sol.
Em um sistema de anã vermelha solar, não só tem uma lua, então, ser mais próximo de seu planeta zona habitável, mas dada a proximidade necessária do planeta de sua estrela, a órbita da Lua tendem a ser excêntrico. Estas qualidades aumentar as chances de que a lua vai cair dentro da borda habitável.
Heller calculado que, para muitas estrelas anãs vermelhas, as chances deles de hospedagem luas habitáveis é, assim magro.
"Há um limite de massa crítica estelar abaixo do qual não pode existir lua habitável", disse Heller. "Cerca de baixa massa estrelas com massas de cerca de 20 por cento da massa do Sol, a Lua deve estar tão perto de seu planeta zona habitável permanecer ligadas gravitacionalmente que é sujeito a aquecimento de maré intensa e não pode, em caso algum, ser habitável."
Um pouco aqui, um pouco ali
Muitos fatores fora de borda considerações habitáveis, é claro, finalmente, determinar a habitabilidade de um exomoon. Para ser considerado amplamente habitável por outras criaturas do que, digamos, as bactérias do subsolo, um exomoon deve atender alguns dos mesmos critérios básicos como habitável, exoplaneta parecido com a Terra: Deve ter água da superfície do líquido, um ambiente de vida longa substancial, e um o campo magnético para o proteger contra a radiação solar (e, no caso de exoluas redor gigantes gasosos como Júpiter, a partir das partículas carregadas da magnetosfera criados em exoplaneta gigante).
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Luas selecionadas do sistema solar. Muito maiores luas em órbita deve ser possível em torno de exoplanetas.Crédito: NASA
Possuir estas qualidades, que os cientistas dizem crescer mais provável com uma massa maior, uma exomoon habitável provavelmente vai ser muito grande em comparação com os do sistema solar - mais da ordem do tamanho da Terra em si. A maior lua em nosso Sistema Solar, Ganímedes de Júpiter, é apenas 2,5 por cento da massa da Terra. Mas estudos anteriores sugeriram que luas monstruosas para os padrões do sistema solar são realmente possíveis.
A missão Kepler deverá ser capaz de detectar exoluas a cerca de 20 por cento da massa da Terra. Os dados, que consiste em medir as quedas muito pequenas no valor de luz das estrelas como seus planetas (ou luas) bloqueá-lo do nosso ponto de vista - deve revelar uma massa lua e parâmetros orbitais bem.
Armado com esta informação - e, agora, com as considerações de ponta habitáveis - os astrônomos podem, assim, espero fazer algumas especulações ballpark em qualquer breve-a-ser-descoberto propensão exomoon para apoiar os seres vivos.
Heller espera que haverá uma lista de exoluas candidatos aptos a observação, a próxima geração de instrumentos, tais como o Telescópio Espacial James Webb e 30 metros de telescópios terrestres de classe.Esses observatórios, vindo em linha na próxima década, poderia ser capaz de caracterizar ambientes exomoon e oferecer provas tentadora de vida.
"Os exoluas primeiro que encontrar vai ser grande - talvez Marte, ou mesmo do tamanho da Terra - e, portanto, intrinsecamente mais propensos a ser habitável do que pequenas luas", disse Heller. "Com o Kepler encontrar muitos mais planetas gigantes que os planetas terrestres em zonas habitáveis estelares, é realmente importante que tentar descobrir que condições pode ser como nas luas desses gigantes para avaliar se eles podem abrigar vida extraterrestre."
MessageToEagle.com via Astrobio.net
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