Binnen het zonnestelsel is het grootste deel van ons astrobiologisch onderzoek gericht op Mars, dat wordt beschouwd als het op één na meest bewoonbare lichaam buiten de aarde. Toekomstige inspanningen zijn echter gericht op het verkennen van ijzige satellieten in het buitenste zonnestelsel die ook bewoonbaar zouden kunnen zijn (zoals Europa, Enceladus, Titan en meer). Deze dichotomie tussen terrestrische (rotsachtige) planeten die binnen de bewoonbare zones (HZ) van hun systeem draaien en ijzige manen die verder van hun oudersterren cirkelen, zal naar verwachting toekomstige extrasolaire planeetonderzoeken en astrobiologisch onderzoek informeren.

Sommigen geloven zelfs dat exomanen een cruciale rol kunnen spelen in de bewoonbaarheid van exoplaneten en ook een goede plek kunnen zijn om naar leven buiten het zonnestelsel te zoeken. In een nieuwe studie onderzocht een team van onderzoekers hoe de baan van exomanen rond hun ouderlichamen zou kunnen leiden tot (en grenzen stellen aan) getijdenverwarming - waarbij zwaartekrachtinteractie leidt tot geologische activiteit en verwarming in het interieur. Dit zou op zijn beurt exoplanetenjagers en astrobiologen kunnen helpen bepalen welke exomanen het meest waarschijnlijk bewoonbaar zijn.

Het onderzoek werd uitgevoerd door afgestudeerde student Armen Tokadjian en professor Anthony L. Piro van de University of Southern California (USC) en The Observatories of the Carnegie Institution for Science. Het artikel dat hun bevindingen beschrijft ("Tidal Heating of Exomoons in Resonance and Implications for Detection") is onlangs online verschenen en is ingediend voor publicatie in het Astronomical Journal . Hun analyse was grotendeels geïnspireerd door de aanwezigheid van multiplanet-maansystemen in het zonnestelsel, zoals die rond Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.

In veel gevallen wordt aangenomen dat deze ijzige manen interne oceanen hebben die het gevolg zijn van getijdenverwarming, waar zwaartekrachtinteractie met een grotere planeet leidt tot geologische actie in het binnenland. Dit zorgt op zijn beurt voor het bestaan ​​​​van vloeibare oceanen vanwege de aanwezigheid van hydrothermale ventilatieopeningen aan de kern-mantelgrens. De hitte en chemicaliën die deze ventilatieopeningen in de oceanen afgeven, kunnen deze 'Ocean Worlds' mogelijk bewoonbaar maken - iets wat wetenschappers al tientallen jaren hopen te onderzoeken. Zoals Tokadjian via e-mail aan Universe Today uitlegde:

"In termen van astrobiologie kan getijdenverwarming de oppervlaktetemperatuur van een maan verhogen tot een bereik waar vloeibaar water kan bestaan. Dus zelfs systemen buiten de bewoonbare zone kunnen verdere astrobiologische studies rechtvaardigen. Europa herbergt bijvoorbeeld een vloeibare oceaan als gevolg van getijdeninteracties met Jupiter, hoewel het buiten de ijslijn van het zonnestelsel ligt."

Als je bedenkt hoe talrijk "Ocean Worlds" in het zonnestelsel zijn, is het waarschijnlijk dat soortgelijke planeten en multi-manenstelsels overal in onze melkweg te vinden zijn. Zoals Piro via e-mail aan Universe Today uitlegde, heeft de aanwezigheid van exomanen veel belangrijke implicaties voor het leven, waaronder:

• Grote manen zoals de onze kunnen de axiale helling van de planeet stabiliseren, zodat de planeet regelmatige seizoenen heeft
• Getijde-interacties kunnen voorkomen dat planeten getijde vergrendelen met hun gastheerster, wat een impact heeft op het klimaat
• Manen kunnen een planeet getijde verwarmen, waardoor deze een gesmolten kern behoudt, wat veel geologische implicaties heeft
• Als een gasplaneet zich in de bewoonbare zone van een ster bevindt, kan de maan zelf leven herbergen (denk aan Endor of Pandora)

In de afgelopen decennia hebben geologen en astrobiologen getheoretiseerd dat de vorming van de maan (ca. 4,5 miljard jaar geleden) een belangrijke rol speelde bij het ontstaan ​​van leven. Ons planetair magnetisch veld is het resultaat van de gesmolten buitenkern die rond een vaste binnenkern draait en in de tegenovergestelde richting van de eigen rotatie van de planeet. De aanwezigheid van dit magnetische veld beschermt de aarde tegen schadelijke straling en zorgde ervoor dat onze atmosfeer in de loop van de tijd stabiel bleef - en niet langzaam werd weggestript door zonnewind (wat het geval was met Mars).

Kortom, de interacties tussen een planeet en zijn satellieten kunnen de bewoonbaarheid van beide beïnvloeden. Zoals Tokadjian en Piro in een eerder artikel hebben aangetoond met twee kandidaat-exoplaneten als voorbeeld (Kepler-1708 b-i en Kepler-1625 b-i), kan de aanwezigheid van exomanen zelfs worden gebruikt om het binnenste van exoplaneten te onderzoeken. In het geval van multi-maansystemen, zeiden Tokadjian en Piro, hangt de hoeveelheid getijdenverwarming af van verschillende factoren. Zoals Piro illustreerde:

"Terwijl een planeet de getijden op een maan verhoogt, wordt een deel van de energie die door de vervorming wordt opgeslagen, overgebracht naar het verwarmen van de maan. Dit proces is afhankelijk van vele factoren, waaronder de interne structuur en grootte van de maan, de massa van de planeet, planeet -maanscheiding en de orbitale excentriciteit van de maan. In een systeem met meerdere manen kan de excentriciteit worden opgewekt tot relatief hoge waarden als de manen in resonantie zijn, wat leidt tot aanzienlijke getijdenverwarming."

"In Armens werk laat hij mooi zien, in analogie met de getijdenverwarming die we zien voor Io rond Jupiter, dat resonante interacties tussen meerdere manen exomanen efficiënt kunnen verwarmen. Met 'resonant' bedoelen we het geval waarin de perioden van manen gehoorzamen aan een geheel getal meerdere (zoals 2 tot 1 of 3 tot 2), zodat hun banen elkaar regelmatig door de zwaartekracht 'schoppen'."

In hun artikel beschouwden Tokadjian en Piro manen in een 2:1-orbitale resonantie rond planeten van verschillende grootte en type (d.w.z. kleinere rotsachtige planeten tot Neptunus-achtige gasreuzen en Super-Jupiters). Volgens hun resultaten zal de grootste getijdenverwarming plaatsvinden in manen die rond rotsachtige aardachtige planeten draaien met een omlooptijd van twee tot vier dagen. In dit geval was de getijdenhelderheid meer dan 1000 keer die van Io en bereikte de getijtemperatuur 480 K (~207 °C; 404 °F).

Deze bevindingen kunnen drastische implicaties hebben voor toekomstige onderzoeken naar exoplaneten en astrobiologie, die worden uitgebreid met het zoeken naar exomanen. Hoewel missies zoals Kepler veel exomoon-kandidaten hebben gedetecteerd, is er geen bevestigd omdat exomoons ongelooflijk moeilijk te detecteren zijn met conventionele methoden en huidige instrumenten. Zoals Tokadjian uitlegde, zou getijdenverwarming nieuwe methoden kunnen bieden voor exomoondetectie:

"First, we have the secondary eclipse method, which is when a planet and its moon move behind a star resulting in a dip in stellar flux observed. If the moon is significantly heated, this secondary dip will be deeper than what is expected from the planet alone. Second, a heated moon will likely expel volatiles like sodium and potassium through volcanism much like the case of Io. Detecting sodium and potassium signatures in the atmospheres of exoplanets can be a clue for exomoon origin."

In the coming years, next-generation telescopes like the James Webb (which will be releasing its first images on July 12th) will rely on their combination of advanced optics, IR imaging, and spectrometers to detect chemical signatures from exoplanet atmospheres. Other instruments like the ESO's Extremely Large Telescope (ELT) will rely on adaptive optics that will allow for Direct Imaging of exoplanets. The ability to detect chemical signatures of exomoons will greatly increase their ability to find potential signs of life. + Verder verkennen

Dit zijn de beste plaatsen om te zoeken naar bewoonbare exomanen