Månarna på planeter som inte har någon moderstjärna kan ha en atmosfär och behålla flytande vatten. Astrofysiker vid LMU har beräknat att sådana system skulle kunna hysa tillräckligt med vatten för att göra livet möjligt – och upprätthålla det.

Vatten gjorde livet möjligt på jorden och är oumbärligt för den fortsatta existensen av levande system på planeten. Detta förklarar varför forskare ständigt letar efter bevis på vatten på andra fasta kroppar i universum. Tills nu, dock, förekomsten av flytande vatten på andra planeter än jorden har inte direkt bevisats. Dock, det finns indikationer på att flera månar i de yttre delarna av vårt eget solsystem – mer specifikt, Saturnus Enceladus och tre av Jupiters månar (Ganymede, Callisto och Europa) kan ha underjordiska hav. Vilka är då utsikterna för att upptäcka vatten på månar på planeter bortom vårt solsystem?

I samarbete med kollegor vid University of Concepción i Chile, LMU-fysikerna Prof. Barbara Ercolano och Dr. Tommaso Grassi (som båda är medlemmar av ORIGINS, a Cluster of Excellence) har nu använt matematiska metoder för att modellera atmosfären och gasfaskemin hos en måne i omloppsbana runt en fritt flytande planet (FFP). En FFP är en planet som inte är associerad med en stjärna.

Mer än 100 miljarder planetnomader

FFP är av intresse främst för att bevis tyder på att det finns gott om dem där ute. Konservativa uppskattningar tyder på att vår egen galax är värd för minst lika många föräldralösa planeter i Jupiterstorlek som det finns stjärnor – och själva Vintergatan är hem för långt över 100 miljarder stjärnor.

Ercolano och Grassi använde sig av en datormodell för att simulera den termiska strukturen av atmosfären i en exomoon av samma storlek som jorden i omloppsbana runt en FFP. Deras resultat tyder på att mängden vatten som finns på månens yta skulle vara cirka 10, 000 gånger mindre än den totala volymen av vår planets hav, men 100 gånger större än den som finns i jordens atmosfär. Detta skulle vara tillräckligt för att livet ska kunna utvecklas och frodas.

Modellen från vilken denna uppskattning härleddes består av en måne i storleken av jorden och en FFP i storleken Jupiter. Ett sådant system, som inte har någon stjärnkamrat i närheten, förväntas bli mörkt och kallt. Till skillnad från vårt solsystem, det finns ingen central stjärna som kan fungera som en pålitlig energikälla för att driva kemiska reaktioner.

Kosmisk strålning och tidvattenkrafter i förgrunden!

Snarare, i forskarnas modell, kosmiska strålar ger den kemiska drivkraften som krävs för att omvandla molekylärt väte och koldioxid till vatten och andra produkter. För att hålla systemet rört upp, författarna åberopar tidvattenkrafterna som planeten utövar på sin måne som en värmekälla – och antar att koldioxid står för 90 % av månens atmosfär, den resulterande växthuseffekten skulle effektivt behålla en stor del av den värme som genereras på månen. Tillsammans, dessa energikällor skulle räcka för att hålla vattnet i flytande tillstånd.