A Jupiter és Szaturnusz holdjai közül többnek a kérge alatt is hatalmas folyékony vízóceán rejtőzik. Noha ezeknek az égitesteknek a fagyos felszínét vastag jégpáncél borítja, ráadásul legtöbbjüknek légköre sincs, folyékony vizük miatt mégis a Földön kívüli élet utáni kutatások legígéretesebb célpontjai közé tartoznak.

A Szaturnusz Enceladusa és a Jupiter Europa holdja a két legismertebb „óceánvilág”. Lynnae Quick, a NASA Goddard Űrközpontjának bolygókutatója, a vulkanizmus és óceánvilágok specialistája azt kutatja, hogy a ma már 4000-nél is több ismert exobolygó között vajon hány hasonló óceánbolygó lehet.

„Az Europa és Enceladus felszínéről párafelhők törnek elő. Ebből tudhatjuk, hogy jéghéjuk alatt óceán húzódik, és hogy az égitestek kellő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy ezek a gejzírek működhessenek rajtuk. Épp e két dologra van szükség az általunk ismert élet működéséhez is” – kezdi Quick. – „Ha pedig el tudjuk képzelni a Naprendszer e két holdjáról, hogy rajtuk is lehet élet, bizonyára távoli bolygórendszerekben keringő nagyobb testvéreik is lakhatóak lehetnek.”

Quick elméleti módszerekkel vizsgálja az Europához és Enceladushoz hasonló exobolygók létezésének lehetőségeit a Tejútrendszerben. És ha léteznek ilyen bolygók, vajon azok is lehetnek-e geológiailag aktívak annyira, hogy kérgüket áttörhessék a vízgőz-kilövellések, amit így egyszer majd távcsöveinkkel is észlelhetünk majd. Néhány tucat exobolygó, köztük a közeli TRAPPIST–1 rendszer tagjainak matematikai analízise fontos eredményre vezetett. A vizsgált exobolygóknak akár több mint egynegyede is lehet óceánvilág. Ezek legtöbbjének vizét az Enceladushoz és Europához hasonlóan jégpáncél boríthatja. Ráadásul e bolygók közül soknak több belső energiája lehet, mint a két naprendszerbeli jégholdnak.

Quick számításait egy napon talán távcsöves megfigyelések által is ellenőrizhetik a csillagászok. Kimutatható lehet az exobolygók által kisugárzott hő, illetve a vulkáni vagy annak illóanyagokkal működő változata, a kriovulkános aktivitás, amiről a légkörbe juttatott anyagok jellegzetes hullámhosszakon történő sugárzása árulkodhat. A csillagászok az exobolygóknak egyelőre még nem sok tulajdonságát tudják vizsgálni. Ezek sajnos túl távol vannak tőlünk, fényük pedig elvész a gazdacsillaguk ragyogásában. Mégis, csupán az exobolygók néhány ismert paramétere, vagyis méretük, tömegük és a központi csillagtól való távolságuk alapján, valamint a Naprendszerről szerzett további ismeretekre támaszkodva Quick és munkatársai képesek úgy finomhangolni a matematikai modelljeiket, hogy azokból következtethessenek a bolygókon uralkodó viszonyokra, különösen azok lakhatóságára.

Noha a modellszámításokhoz felhasznált néhány feltételezés nem több jól megfontolt becslésnél, a modellezés mégis nagy segítséget jelent a legígéretesebb célpontok kiválasztásában. Ezeket a NASA hamarosan felbocsátandó James Webb űrtávcsövével alaposan megvizsgálhatják majd. „A jelenleg tervezés alatt álló, a Naprendszerünkön túli élet jelei után kutató programok mind a saját bolygónkhoz hasonló, globális bioszférával bíró égitestekre összpontosítanak. Ezeken az élet olyannyira burjánzik, hogy az átalakítja az egész légkörüket” – fejti ki Aki Roberge, szintén a NASA Goddard Űrközpontjának asztrofizikusa, Quick kutatócsoportjának tagja. – „Ám a Naprendszer jeges óceánok által borított holdjai megmutatták, hogy a csillagunk hőjétől távol is uralkodhatnak az élet számára kedvező feltételek.”

Quick és munkatársai 53 olyan exobolygót választottak ki, melyek méretei leginkább hasonlítanak a Földére, bár közülük egyesek akár nyolcszor nehezebbek is lehetnek bolygónknál. A kutatók szerint ezek az égitestek inkább szilárdak mint gázbolygók, így nagyobb valószínűséggel lehet a felszínükön, vagy a felszínük alatt folyékony víz. Az asztrofizikusok ezután kiszámították, hogy melyik bolygó mennyi energiát termelhet és sugározhat ki. Két elsődleges hőforrást vettek tekintetbe. Az egyik a radioaktív fűtés, amit a bolygó kérgébe és köpenyébe keletkezésekor bezárt radioaktív elemek lassú, évmilliárdokon át tartó bomlása táplál. Ennek intenzitása függ a köpeny tömegétől és a bolygó korától. Ezeket a képleteket a planetológusok már Quickék előtt meghatározták, így nekik csak alkalmazniuk kellett a számításokat. A másik, Quickék által tekintetbe vett hőforrás az árapályfűtés volt. Ezt két, egymás közelében mozgó égitest közt fellépő gravitációs erők deformáló hatása okozza.

A bolygók belsejében keletkező hő azok felszínén keresztül távozik a világűrbe. A hőkibocsátás lehetséges módjai közé tartozik a vulkanizmus és a kriovulkanizmus. Szintén hőkibocsátással járnak a tektonikus mozgások, amikor az égitest kőzet- vagy jégkérgének darabjai egymáshoz képest elmozdulnak. Bármilyen úton is távozzon a hő, annak mértéke nagyon fontos, hiszen ezen múlhat egy bolygó lakhatósága. Túl nagy hőkibocsátás például egy amúgy lakható bolygót olvadt pokollá változtathat. Túl kicsi kibocsátás mellett viszont leállhatnak a kipárolgások, és megszűnhet a légkör, a felszín pedig fagyos sivataggá alakulhat. Csak éppen megfelelő hőmennyiség mellett tartható fenn az élet, ahogy a Földön, úgy a potenciálisan lakható óceánvilágokon is.

Quick és munkatársai a Földtől 39 fényévre lévő, 2017-ben felfedezett TRAPPIST–1 rendszer hét földméretű bolygója között négyet is találtak, amelyek óceánnal rendelkezhetnek. Ezek a James Webb űrtávcső kiemelt célpontjai lehetnek majd. „Ha olyan bolygót látunk, aminek a sűrűsége alacsonyabb a Földénél, az azt jelzi, hogy több vizet és kevesebb kőzetet és vasat tartalmazhat nála” – magyarázza Quick. Ha pedig a felszíni hőmérséklet fagypont fölött van, akkor kész is az óceánbolygó. „Ám ha a felszín hőmérséklete 0 °C alatt van, a víz megfagy, és ekkor jeges óceánvilággal van dolgunk.”

Forrás: csillagaszat.hu / phys.org