Η κατοικησιμότητα των εξωπλανητών επηρεάζεται από τις παλίρροιες

Πηγή: innovations-report, 14 Οκτωβρίου 2008

Το πως επηρεάζουν οι παλίρροιες την κατοικησιμότητα των εξωπλανητών έχει αρχίσει να γίνεται τμήμα των επιστημονικών μελετών για τους πλανήτες άλλων συστημάτων, όπως για παράδειγμα του Brian Jackson από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Ο τελευταίος μελετά την κατοικησιμότητα γύρω από τους M νάνους, και πιο ειδικά την πιθανότητα ο εξωπλανήτης Gliese 581 c να ήταν κάποτε ένας σχετικά ήπιος τόπος, όμως τώρα είναι σε μια τροχιά που καθιστά τη ζωή πάνω του αδύνατη. Η αργή μεταβολή της τροχιάς ενός πλανήτη είναι ένα ευρύτερο ζήτημα, διότι για να αναπτυχθεί η πολύπλοκη ζωή θέλει πλανήτες με χαμηλή εκκεντρότητα. Και η εξέλιξη της τροχιάς μπορεί να πάρει πολύ χρόνο για να λειτουργήσει.

Ο Brian Jackson και η ομάδα του έχει παρουσιάσει νέες μελέτες για τις παλίρροιες και την κατοικησιμότητα στην 40η ετήσια σύνοδο της Διεύθυνσης των Πλανητικών Επιστημών στην Ιθάκη της Νέας Υόρκης. Έχουν βάλει ενδιαφέροντα ερωτήματα σχετικά με πλανήτες που είναι ήδη μέσα σε μια κατοικήσιμη ζώνη, και παρόλα αυτά επικρατεί τόση κόλαση που δεν μπορεί να ευνοήσει την παρουσία της ζωής, και για πλανήτες εκτός της κατοικίσημης ζώνης που ενώ φαίνονται πολύ ψυχροί για τη διατήρηση της ζωής, μπορεί να είναι σε θέση να την υποστηρίξουν λόγω των παλιρροϊκών αποτελεσμάτων.

Ξέρουμε ότι οι πλανήτες με αρκετά επιμήκεις τροχιές (σε αντίθεση με αυτό που βλέπουμε στο Ηλιακό μας Σύστημα, όπου είναι σχετικά κυκλικές τροχιές), αναγκάζονται λόγω παλιρροϊκών δυνάμεων όταν είναι κοντά στο αστέρι τους να τεντώνονται, ένα φαινόμενο που μειώνεται καθώς οι πλανήτες απομακρύνονται από το άστρο. Το αποτέλεσμα: μια τριβή, που δημιουργεί μια εσωτερική θερμότητα και έτσι διατηρεί τον πλανήτη γεωφυσικά ενεργό.

Αυτό που βλέπουμε σε αυτές τις έρευνες είναι ότι δεν θα πρέπει να είμαστε πολύ γρήγοροι στις αποφάσεις μας για το αν υπάρχει υγρό νερό στην επιφάνεια των πλανητών. Πάρτε έναν πλανήτη με μάζα έως και δέκα φορές σαν της Γης - μια «σούπερ Γη» - και εξετάστε τις επιδράσεις της παλίρροιας πάνω στις συνθήκες που υπάρχουν στον εξωπλανήτη. Μια πιθανή προοπτική είναι η ακραία ηφαιστειακή δραστηριότητα, που μπορεί να καταστήσει έναν πλανήτη που ήδη είναι μέσα στην κατοικήσιμη ζώνη ενός άστρου, να μοιάζει περισσότερο με την Ιώ - το φεγγάρι του Δία - από ότι η ήπια και ειρηνική Γη. Αυτό μπορεί να συμβεί ακόμη και σε σχετικά χαμηλές εκκεντρότητες.

Να τι λέει ο Jackson για το τι μπορούμε να ανακαλύψουμε όταν θα μελετάμε τους πρώτους εξωηλιακούς πλανήτες σαν τη Γη:

...Λαμβάνοντας υπόψη το ευρύ φάσμα των μαζών και της εκκεντρότητας που μπορεί να οδηγήσει σε ακραία ηφαιστειακά φαινόμενα, μπορεί να αναμένουμε ότι πολλοί γήινοι πλανήτες θα έχουν πολύ ηφαιστειακή δραστηριότητα για να κρύβουν ενεργή ζωή ... Οι δε πλανήτες με μεγάλη μάζα μπορεί επίσης να είναι πολύ θερμοί και έτσι πιο ενεργοί ηφαιστειακά. Επειδή οι πρώτοι εξωηλιακοί γήινοι πλανήτες που θα επιβεβαιωθούν θα έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από όσο η Γη, μπορούμε να αναμένουμε ότι θα είναι ηφαιστειακά ενεργοί. Τέτοιες ηφαιστειακές δραστηριότητες μπορεί να αναγνωριστούν στο φάσμα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, παρόμοια με το φεγγάρι του Δία Ιώ, της οποίας η ατμόσφαιρα περιέχει κατά ένα μεγάλο τμήμα θειάφι...

Η ομάδα αυτή εξέτασε επίσης και την αντίθετη πλευρά από αυτές τις ενέργειες, ότι δηλαδή ένας πλανήτης που θα ήταν πολύ ψυχρός για να μπορέσει να διατηρηθεί η ζωή πάνω του, μπορεί να επωφεληθεί από τα παλιρροϊκά φαινόμενα, τα οποία θα προκαλέσουν μια εξαέρωση πτητικών ουσιών, κι έτσι θα μπορούσε να διατηρηθεί η ατμόσφαιρα βιώσιμη. Για το θέμα αυτό, οι πλανήτες με ένα ωκεανό κάτω από μια κρούστα πάγου - το πλησιέστερο ανάλογο της διαδικασίας αυτής είναι το φεγγάρι Ευρώπη - θα μπορούσε να διατηρήσει πιο θερμό το νερό από ό,τι θα ήταν δυνατό. Βάλτε σε αυτό τον κόσμο και τεκτονικές πλάκες, που μπορούν να σταθεροποιήσουν τις πλανητικές ατμόσφαιρες και τις επιφανειακές θερμοκρασίες και ενδέχεται να έχει δημιουργηθεί αυτό που χρειάζεται για την παραγωγή μιας λειτουργικής βιόσφαιρας.

Και εδώ είναι το ενδιαφέρον σενάριο: Ένας πλανήτης του οποίου η παλιρροϊκή εξέλιξη τον κάνει να διέρχεται από εναλλασσόμενες περιόδους θέρμανσης και ψύξης, τέτοιες ώστε να μπορεί να περάσει από ένα αρχικό κατοικήσιμο στάδιο, που περιλαμβάνει την ανάπτυξη της ζωής. Και τότε, μετά από μια μακρά περίοδο κατά την οποία έχει σβήσει η ζωή λόγω ηφαιστειακών φαινομένων, ο ίδιος κόσμος ίσως θα ξαναγίνει κατοικήσιμος όταν η τροχιά του γίνει πιο κυκλική. Έτσι, μπορεί να συμβούν στον ίδιο πλανήτη δύο ξεχωριστές εποχές για την εμφάνιση της ζωής, παρόλο που συμβαίνουν με διαφορά δισεκατομμυρίων χρόνων.

Τελειώνοντας, οι ερευνητές λένε ότι ακόμη και με την απλούστευση των παραδοχών που χρησιμοποιήθηκαν στο μοντέλο τους, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ένα ευρύ φάσμα γεωφυσικών σεναρίων. Και καθώς θα βελτιώνεται η γνώση των διαδικασιών της παλιρροϊκής εξέλιξης, η μοντελοποίηση της γεωφυσικής των υποθετικών πλανητών, και τέλος η ανακάλυψη γήινων πλανητών,  τότε θα πρέπει να επανεξεταστούν οι υπολογισμοί αυτοί. Σε κάθε περίπτωση, οι υπολογισμοί εδώ δείχνουν ότι η παλιρροϊκή θέρμανση έχει τη δυνατότητα να γίνει ένας πολύ σημαντικός παράγοντας για το τι συμβαίνει στις εσωτερικές δομές, στις επιφάνειες και στις ατμόσφαιρες των εξω-ηλιακών γήινων πλανητών. Κατά συνέπεια, οι επιδράσεις της παλιρροιακής θέρμανσης θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την αξιολόγηση της κατοικησιμότητας αυτών των πλανητών.

Το συμπέρασμα που βγαίνει είναι ότι δεν θα πρέπει να είμαστε πολύ δογματικοί σχετικά με τις ακριβείς προδιαγραφές για ένα ζωντανό πλανήτη. Όπως δείχνει το δικό μας σύστημα, ακόμη και ακραίες περιπτώσεις σαν τον Εγκέλαδο μπορεί τελικά να δείξουν την παρουσία μιας δεύτερης εστίας της ζωής, μέσα σε μικρή απόσταση από τη δική μας.

Jackson et al., “Tidal Heating of Terrestrial Extra-Solar Planets and Implications for their Habitability,” που θα δημοσιευτεί στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.