De manen van planeten die geen moederster hebben, kunnen een atmosfeer hebben en vloeibaar water vasthouden. Astrofysici van LMU hebben berekend dat dergelijke systemen voldoende water kunnen bevatten om leven mogelijk te maken - en in stand te houden.

Water heeft het leven op aarde mogelijk gemaakt en is onmisbaar voor het voortbestaan ​​van levende systemen op aarde. Dit verklaart waarom wetenschappers voortdurend op zoek zijn naar bewijs van water op andere vaste lichamen in het universum. Tot nu toe, echter, het bestaan ​​van vloeibaar water op andere planeten dan de aarde is niet direct bewezen. Echter, er zijn aanwijzingen dat verschillende manen in de buitenste regionen van ons eigen zonnestelsel - meer specifiek, Saturnus Enceladus en drie van Jupiters manen (Ganymedes, Callisto en Europa) kunnen onderaardse oceanen bezitten. Wat zijn dan de vooruitzichten voor de detectie van water op de manen van planeten buiten ons zonnestelsel?

In samenwerking met collega's van de Universiteit van Concepción in Chili, LMU-natuurkundigen Prof. Barbara Ercolano en Dr. Tommaso Grassi (beiden zijn lid van ORIGINS, a Cluster of Excellence) hebben nu wiskundige methoden gebruikt om de atmosfeer en gasfasechemie van een maan in een baan rond een vrij zwevende planeet (FFP) te modelleren. Een FFP is een planeet die niet geassocieerd is met een ster.

Meer dan 100 miljard planetaire nomaden

FFP's zijn vooral interessant omdat er aanwijzingen zijn dat er veel van zijn. Conservatieve schattingen suggereren dat ons eigen melkwegstelsel minstens zoveel weesplaneten ter grootte van Jupiter herbergt als er sterren zijn - en de Melkweg zelf herbergt meer dan 100 miljard sterren.

Ercolano en Grassi gebruikten een computermodel om de thermische structuur van de atmosfeer van een exomoon van dezelfde grootte als de aarde in een baan rond een FFP te simuleren. Hun resultaten suggereren dat de hoeveelheid water op het oppervlak van de maan ongeveer 10 zou zijn, 000 keer kleiner dan het totale volume van de oceanen van onze planeet, maar 100 keer groter dan die in de atmosfeer van de aarde. Dit zou voldoende zijn om het leven te laten evolueren en bloeien.

Het model waaruit deze schatting is afgeleid, bestaat uit een maan ter grootte van de aarde en een FFP ter grootte van Jupiter. Een dergelijk systeem, die geen stellaire metgezel in de buurt heeft, zal naar verwachting donker en koud zijn. In tegenstelling tot ons zonnestelsel, er is geen centrale ster die kan dienen als een betrouwbare energiebron om chemische reacties op gang te brengen.

Kosmische straling en getijdenkrachten op de voorgrond!

Liever, in het model van de onderzoekers, kosmische straling zorgt voor de chemische aandrijving die nodig is om moleculaire waterstof en koolstofdioxide om te zetten in water en andere producten. Om het systeem in beweging te houden, de auteurs beroepen zich op de getijdenkrachten die door de planeet op de maan worden uitgeoefend als een warmtebron - en ervan uitgaande dat koolstofdioxide 90% van de atmosfeer van de maan uitmaakt, het resulterende broeikaseffect zou effectief een groot deel van de op de maan gegenereerde warmte vasthouden. Samen, deze energiebronnen zouden volstaan ​​om water in vloeibare toestand te houden.