Egzoksiężyce

Saturn ma aż 274 księżycy! W większości są to małe ciała niebieskie przypominające planetoidy. Jednak okrążają go także większe satelity, które spokojnie można określić mianem planet, ponieważ są porównywalne do wielkości Merkurego. Jednym z nich jest Tytan, który jest większy od naszego Księżyca i nawet od Merkurego pod względem średnicy, choć ma mniejszą masę.

Dlaczego księżyce są istotne?

Nasz księżyc, który okrąża Ziemię raz na dobę odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu się klimatu na planecie. Reguluje przypływami i odpływami, wpływa na ruchy atmosfery, a także stabilizuje oś rotacji planety. Bez księżyca Ziemia nie byłaby zielono-niebieską planetą tętniącą życiem taką jaką znamy ją dzisiaj. Można zatem stwierdzić, że obecność naturalnego satelity jest potrzebna by na danej planecie występowały przyjazne ludziom warunki.

Natomiast Jowisz nie jest skalistą planetą, a gazowym olbrzymem. Postawienie nogi na jego powierzchni i tak nie jest możliwe. Można się zatem zastanowić po co fascynować się jego naturalnymi satelitami. Odpowiedź okazuje się być zaskakująca.

Astronomowie określają Tytana czy Enceladusa księżycami, ponieważ są obiektami okrążającymi inne ciało niż gwiazdę*. Natomiast z geologicznego punktu widzenia są to planety! Można badać strukturę ich powierzchni, analizować ich skład i modelować aktywność tektoniczną, która występuje albo potencjalnie mogła występować w przeszłości. Można zatem myśleć o większych księżycach jako odległych światach i badać je pod tym kątem. Jak się okazuje warunki panujące na naturalnych satelitach gazowych olbrzymów są niekiedy "lepsze" niż na skalistych planetach układu Słonecznego. Np. Enceladus jest lodowym obiektem, który może zawierać pod swoją powierzchnią wodę w postaci ciekłej. Występują też na nim gejzery, czyli źródła ciepła. Woda i dostęp do energii to dwa kluczowe elementy poszukiwane na odległych planetach. Księżyce stanowią zatem dodatkowe miejsca we Wszechświecie, które mogłyby zawierać wystarczająco dobre warunki, aby ludzie mogli je skolonizować.

Skoro księżyce występują w naszym układzie Słonecznym, to czemu miałyby nie występować także w odległych układach planetarnych. Teorie stojące za procesem formowania się planet nie odrzucają takiej możliwości. Zatem egzoksiężyce wciąż czekają, aż je odkryjemy.

Szukanie egzoksiężcycy brzmi świetnie;), ale czy istnieje głębszy sens ich badania? Egzoplanety i tak już stanowią wyzwanie dla współczesnych teleskopów, a próba wykrycia jeszcze mniejszych i ciemniejszych jest jak ładowanie wody do beczki bez dna. Po co zatem poświęcać czas na ich badanie. Co najmniej z dwóch powodów.

1) W większości starych układów planetarnych - a takimi są układy z gwiazdami mniej masywnymi od naszego Słońca, np. czerwone karły, planety okrążają gwiazdę macierzystą obrotem synchronicznym. Oznacza to, że cały czas zwrócone są jedną stroną w stronę gwiazdy. Powoduje to, że strona dzienna jest bardzo gorąca (bardzo czyli np. 4000K), natomiast po stronie nocnej panuje temperatura nawet o 1000 stopni niższa. Można by pomyśleć, że strefa dobra do zamieszkania znajduje się jedynie w wąskim pasie rozdzielającym te dwie strefy. Jednak niekoniecznie musi to być prawdą. Tak duże wahania temperatur powodują duże wahania ciśnienia, a co za tym idzie - potężne huragany. Nie brzmi to jak idealne miejsce na weekendowy odpoczynek. Co jednak można powiedzieć o warunkach panujących na księżycu, który okrąża taką planetę. Tutaj sytuacja jest zgoła inna. Księżyc również obraca się synchronicznie ale względem planety. Regularnie zatem raz znajduje się bliżej gwiazdy, a raz dalej. Te cykliczne zmiany powodują, że panujący na nim klimat jest dużo spokojniejszy w porównaniu z potężnymi wiatrami grasującymi na planecie. Dodatkowo, taki księżyc wcale nie musi okrążać planety skalistej. Może krążyć wokół gazowego olbrzyma czy planety typu Neptunowego - a szacuje się, że tego typu planety są najczęstszym ich typem. Rodzaj planety którą okrąża nie wpływa bardzo negatywnie na warunki panujące na powierzchni księżyca. Oznacza to, że księżyc może zawierać ciekłą wodę, a np. dzięki działaniu sił pływowych (związanych z rezonansem orbitalnym) także własne źródło ciepła. Takie światy mogą być niemniej interesujące niż Enceladus!

2) Badanie księżyców i umiejętność ich detekcji opłaca się również w celu badania samych planet. Wyobraźmy sobie, że np. metodą tranzytów znaleziono kandydatkę na planetę typu Ziemskiego znajdującą się w stefie zamieszkania. Super! Kolejnym etapem jest zbadanie jej atmosfery. Skierowany zostaje kosmiczny teleskop i zbiera dane spektroskopowe i ... okazuje się, że w widmie wsypują linie pochodzące od tlenu i azotu. Znaleziono warunki takie jak na naszej planecie! No, okazuje się, że niekoniecznie. Może to być system - planeta-księżyc. Badając widmo zbieramy fotony docierające do nas od, najczęściej prawie punktowego źródła światła, ponieważ współcześnie rozdzielczość nie pozwala na lepsze rezultaty. Mimo, że w widmie widzimy obecność obydwu pierwiastków jeden z nich może występować tylko na księżycu, a drugi tylko na planecie. W rezultacie pomiary wykazują fałszywie pozytywny wynik o zaskakującym odkryciu.

Jak dotąd, nie udało się potwierdzić wykrycia ani jednego egzoksięzyca. Modelowanie niektórych zjawisk mikrosoczewkowania wykazuje, że odkryty układ może być układem składającym się z planety i księżyca (ale również z dużym prawdopodobieństwem może być to układ gwiazda-planeta). Są również co jakiś czas badane układy odkryte metodą TTV, w których odchylenia czasu tranzytów mogły być spowodowane przez obecność księżyca. Niesyty żadne z nich nie została potwierdzona, a nawet po dokładniejszym zanalizowaniu danych, bardziej prawdopodobnym rozwiązaniem jest obecność kolejnej planety w układzie a nie księżyca.

Tak więc, wszystkie egzoksiężyce we Wszechświecie czekają jeszcze z wytęsknieniem na odkrycie;)