Не у всех планет есть звезда
Когда вы думаете о планете, вы, вероятно, думаете об одной из планет нашей солнечной системы, например, о Земле, Юпитере или Марсе.
Большинство экзопланет, которые мы открыли, были похожи на те, что находятся в нашей солнечной системе. Они вращаются вокруг своих родительских звезд как часы.
Однако не все планеты существуют в таких упорядоченных системах. Некоторые планеты плывут по галактике в одиночку, не привязанные ни к одной конкретной звезде. Этих одиночек называют «планетами-изгоями» или иногда «свободно плавающими планетами».
Их нелегко изучать, поскольку они не вращаются вокруг какой-либо звезды и не могут быть надежно или многократно обнаружены. Ученым в основном нужно повезти и наблюдать, как блуждающая планета проходит перед случайной звездой, чтобы вообще ее обнаружить.
Что такое планеты-изгои?
Планеты-изгои, как и планеты в солнечных системах, бывают самых разных размеров.
Некоторые из них огромны и газообразны, как Юпитер (а иногда даже больше), в то время как другие больше похожи на ледяных гигантов Нептун или Уран, которые меньше.
А некоторые из них даже похожи на нашу планету — маленькие и каменистые.
Главной характеристикой, которая их всех объединяет, является температура.
Поскольку они не согреваются родительской звездой, поверхности планет-изгоев довольно холодные. Тепло, которое у них есть, исходит изнутри.
Часть этого внутреннего тепла является механической. Так же, как когда вы многократно сжимаете кусок пластика, механические силы, действующие во время формирования планеты, генерируют тепло, которого, как считается, достаточно, чтобы поверхность каменистых планет полностью расплавилась. Тепло постепенно угасает по мере старения планеты.
Другим источником тепла является радиоактивный распад. Тяжелые элементы (включая радиоактивные) оказываются запертыми в центрах планет. Поскольку эти радиоактивные элементы распадаются, ядро постоянно нагревается.
В совокупности эти два источника могли бы поддерживать внутреннюю часть планеты чрезвычайно поджаристой в течение очень долгого времени. Возьмем, к примеру, Землю. Земле около 4.5 миллиардов лет, и считается, что ядро Земли имеет температуру где-то между 5,000 и 6,000 градусов по Цельсию — примерно такую же температуру, как поверхность Солнца. Ритмичное гравитационное притяжение Луны также немного добавляет.
Поскольку тепло, выделяемое при их формировании, и радиоактивные материалы в их ядре будут спадать в течение миллиардов лет, планеты-изгои в конечном итоге полностью замерзнут.
Как образуются планеты-изгои?
Некоторые планеты-изгои формируются «нормально», как в нашей солнечной системе. По мере того, как суп из пыли и газа (правильно называемый протопланетным диском) вращается вокруг новообразующейся звезды, частицы постепенно сталкиваются друг с другом и начинают скапливаться. За миллионы лет некоторые из этих сгустков вырастают достаточно большими, чтобы начать всасывать все на своих орбитах, образуя планеты, какими мы их знаем.
Однако эти ранние годы в солнечной системе не являются спокойными временами. Они отмечены быстрыми изменениями и нестабильностью. По мере формирования нескольких планет нестабильность в системе приводит к тому, что планеты мигрируют на разные орбиты. Иногда, если планете особенно не повезло, она полностью выбрасывается из солнечной системы, в результате чего образуется планета-изгой. Другая звезда (или черная дыра, или нейтронная звезда), проходящая поблизости, также может дестабилизировать существующую солнечную систему, в результате чего планета будет выброшена.
В качестве альтернативы ученые полагают, что, вероятно, блуждающие планеты могут формироваться непосредственно из облаков материала, плавающих в космосе, подобно тому, как это делают сами звезды. Однако ведутся споры о том, насколько большими могут быть такие планеты.
В любом случае, как только планета начинает самостоятельно блуждать по галактике, она, скорее всего, останется таковой навсегда.
Может ли существовать жизнь на планете-изгое?
Возможно, но, скорее всего, оно будет гораздо более ограниченным, чем то, что можно обнаружить на планетах, вращающихся вокруг звезд.
В нашей Солнечной системе есть несколько мест, которые могут дать некоторые подсказки: Земля и луны газовых гигантов.
Жизнь на планетах-изгоях, похожих на Землю
На Земле рассадниками жизни являются гидротермальные источники, где обычно холодная океанская вода нагревается вулканическими процессами до сотен градусов.
Вода теплая и содержит много растворенных минералов, что способствует росту бактерий и других простых организмов. Как только они появляются, за ними быстро следуют более крупные и сложные организмы. Существует достаточно доказательств, которые говорят о том, что самая первая жизнь на Земле возникла в таких местах.
Если бы Земля внезапно стала планетой-изгоем, она бы остыла, и в течение месяцев или года весь океан покрылся бы льдом. Этот лед действовал бы как изолятор, замедляя потерю энергии в космос.
Вполне возможно, что глубоководным частям океана потребуются миллионы лет, чтобы полностью замерзнуть, и что гидротермальные источники могут создать оазисы для процветания простейших форм жизни, пока планета остается геологически активной, что, вероятно, будет иметь место еще по меньшей мере миллиард лет.
Жизнь на блуждающих газовых гигантах и их лунах
Помимо Земли, лучшими местами для жизни в нашей Солнечной системе считаются луны газовых гигантов, таких как Юпитер.
Хотя они и покрыты ледяной наружной оболочкой, приливные напряжения, вызванные гравитационным взаимодействием с Юпитером и другими лунами, нагревают внутреннюю часть лун. Этот нагрев может быть довольно интенсивным — он привел к тому, что Ио, 4-й по величине спутник Юпитера, стал самым вулканически активным телом в Солнечной системе.
Предполагается, что на самом Ио нет океана, однако соленые океаны могут существовать на нескольких лунах в Солнечной системе, включая луны Юпитера Европу, Каллисто, Ганимед и луны Сатурна Титан и Энцелад.
Закрыто
Если бы газовый гигант и его спутники были выброшены из Солнечной системы, вполне возможно, что приливное тепло могло бы поддерживать условия, необходимые для жизни на спутниках, в течение миллиардов лет.
Хотя жизнь, которую вы найдете на планетах-изгоях, похожих на Землю, или лунах газовых гигантов-изгоев, не будет той жизнью, с которой капитан Кирк был бы рад поговорить, она, безусловно, может существовать. Так что, хотя компания, возможно, не слишком подходит для разговоров, по крайней мере, есть вероятность, что эти планеты некоторые друзья, странствующие по космосу.
