В нашей галактике, возможно, десятки миллиардов обитаемых лун

Популярнейший фильм «Аватар» 2009 года показал сказочный вид райской зеленой планеты под названием Пандора, которая вращалась вокруг огромной юпитероподобной планеты. Давайте обсудим этот вопрос с точки зрения современной науки.

Насколько я могу знать, идея обитаемой луны в современном кино впервые была представлена в «Звездных войнах» 1977 года. Лесная луна Эндора — убежище повстанцев — вращалась вокруг красного газового гиганта.

Идея была нова ровно до того момента, пока реальность не догнала научную фантастику и мы не обнаружили планеты, вращающиеся вокруг других звезд. В частности, астрономы обнаружили газовые миры, которые расположились в пределах потенциально обитаемых зон своих звезд, где температура должна быть достаточно умеренной для того, чтобы вода сохранялась в жидком виде. Никто не планирует искать континенты на этих газовых гигантах. А вот любые луны, вращающиеся вокруг них, могут быть достаточно велики, чтобы удержать атмосферу и взлелеять жизнь.

Системы спутников Юпитера и Сатурна являются двумя разными примерами того, что можно найти по всей галактике.

На холодном расстоянии в 778 миллионов километров от Солнца, Юпитер удерживает четыре крупных луны, которые сами по себе безжизненны, но весьма разнообразны геологически. Две из них, Европа и Ганимед, разморозятся в водяные миры, если их подвести на расстояние от Земли до Солнца.

Основная масса системы спутников Сатурна хранится на Титане, холодном мире, который больше Меркурия по размерам. Температура поверхности на Титане — минус триста по Фаренгейту, а сам мир удивительно похож на Землю с его озерами, ручьями, плотной атмосферой и вулканической активностью.

Проект HEK (Hunt for Exomoons with Kepler) — «охота на экзолуны с Кеплером» — от Гарвардского университета использует данные Кеплера, полученные о 3000 экзопланет, у которых могут быть интересные нам спутники. Любая из невидимых лун гравитационно подтягивала бы планету, что влияло бы на время прохождения планеты перед звездой. Если же крупная луна проходит перед или за планетой, это вызовет необычные изменения в яркости звезды.

В последней работе Рене Хеллер из Лейбницевского института астрофизики в Потсдаме, Германия, и Рори Барнс из Университета Вашингтона в Сиэтле, указывают на две экзопланеты, которые являются хорошими кандидатами на пост обладающих обитаемыми экзолунами.

Одна из них, KOI211.01, с массой в одну третью от юпитерианской и размером с Землю, вращается вокруг солнцеподобной звезды. Другая — Kepler 22b, расположенная в 600 световых годах от нас. Этот кандидат можно назвать мини-Ураном или суперземлей с весом в шесть земных масс. Планета может быть большим шаром воды, заключенным в каменную оболочку. Проект HEK не нашел никаких лун с массой выше половины земной, которые вращались бы вокруг этой планеты. (Титан весит 1/100 от массы Земли).

Экзолуны, вероятнее всего, будут вызывать приливное воздействие на планету так же, как наша Луна, вечно обращенная одной стороной к Земле. Дни будут длиться половину от орбитального периода. Времена года будут зависеть от наклона оси Луны и эллиптической орбиты планеты по отношению к родительской звезде. Затмения родительской звезды будут происходить достаточно часто, что может привести к резким изменениям погоды на луне. Жизнь могла бы синхронизировать свои биоритмы с этими затмениями так же, как некоторые организмы на Земле следят за фазами лунного цикла.

Жить рядом с гигантской газовой планетой, вероятнее всего, достаточно сложно, и это, в свою очередь, будет препятствовать зарождения жизнью, считают ученые. Если луна будет слишком близко к планете, приливные силы очень нагреют ее, и она покроется вулканами. Яркий пример — спутник Юпитера Ио.

Влажная луна с плотной атмосферой будет страдать от парникового эффекта. Водяной пар в сочетании с другими парниковыми газами, вроде метана и углекислого, могут сделать луну крайне горячей (что произошло у нас с Венерой). Чем ближе луна к своему газовому гиганту, тем больше излучения, порожденного звездным светом, отраженным от планеты, она будет поглощать.

Но если луны будут находиться дальше, за пределами магнитного поля планет, они будут беззащитны перед галактическими космическими лучами, а также слишком малы, чтобы генерировать собственное защитное поле. Излучение может стерилизовать жизнь на поверхности.

По аналогии с околозвездными потенциально обитаемыми зонами, это обстоятельства определяют околопланетарную «обитаемую границу», говорят исследователи. Они пришли к выводу, что если у экзопланеты будет кружиться луна на расстоянии дальше, чем 10 планетарных радиусов, она вполне может быть обитаемой.

Охарактеризовать такие луны, очевидно, на порядок сложнее, чем найти потенциально обитаемую планету. А статистически таких лун может быть больше, чем потенциально обитаемых планет (поскольку газовых гигантов больше, чем «вторых земель»). Поэтому, если даже в галактике может быть больше обитаемых лун, чем планет, их обнаружение станет непросто задачей для телескопов или, возможно, звездолетов далекого будущего.