De zoektocht naar buitenaards leven is tot nu toe vooral gericht op planeten die op een afstand van hun ster staan waar vloeibaar water aan het oppervlak mogelijk is. Maar in ons zonnestelsel lijkt het meeste vloeibare water zich buiten dit gebied te bevinden. Manen van koude gasreuzen worden door getijdekrachten opgewarmd tot boven het vriespunt. Het zoekgebied in andere planetenstelsels wordt dus groter als we ook de manen beschouwen. Onderzoekers van SRON en de RuG hebben nu een formule gevonden om de aanwezigheid en de diepte van ondergrondse oceanen in zulke ‘exomanen’ te berekenen.
In de zoektocht naar buitenaards leven kijken we tot nu toe vooral naar planeten die op onze Aarde lijken en op een afstand van hun moederster staan waar de temperatuur ligt tussen het vries- en kookpunt van water. Maar als we uitgaan van ons eigen Zonnestelsel liggen er meer mogelijkheden in de manen dan de planeten. Enceladus, Europa en een stuk of zes andere manen van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus herbergen mogelijk een ondergrondse oceaan. Die liggen allemaal ver buiten de reguliere leefbare zone—het is er letterlijk ijskoud aan het oppervlak—maar getijdewisselwerking met hun moederplaneet warmt hun binnenste op.
groter jachtgebied
Exoplaneetjagers zoals de toekomstige PLATO-telescoop—waar ook SRON aan werkt—hebben met manen een groter jachtgebied wat betreft de speurtocht naar leven. Als er een zogenoemde exomaan wordt gevonden, is het zaak om erachter te komen of er vloeibaar water mogelijk is. Onderzoekers van SRON Netherlands Institute for Space Research en de Rijksuniversiteit Groningen (RuG) hebben nu een formule afgeleid waarmee je voor elke maan kunt berekenen of er een ondergrondse oceaan aanwezig is en hoe diep die zich bevindt.
acht manen met leefbaar oppervlak
‘Volgens de meest gangbare definitie heeft ons Zonnestelsel twee planeten met een leefbaar oppervlak: de Aarde en Mars,’ zegt eerste auteur Jesper Tjoa. ‘Volgens een soortgelijke definitie zijn er ongeveer acht manen met mogelijk leefbare omstandigheden onder hun oppervlak. Als je dat doortrekt naar andere planetenstelsels zouden er viermaal zoveel leefbare exomanen kunnen zijn als leefbare exoplaneten.’ Vanuit die motivatie leidde hij met zijn begeleiders Floris van der Tak (SRON/RuG) en Migo Mueller (SRON/RuG/Sterrewacht Leiden) een formule af die een ondergrens geeft voor de oceaandiepte. Factoren die meespelen zijn bijvoorbeeld de diameter van de maan, de afstand tot de planeet, de dikte van het maangruis aan het oppervlak en de thermische geleidbaarheid van de ijs- of grondlaag daaronder. De eerste twee zijn meetbaar, de andere twee moeten we schatten op basis van ons zonnestelsel.
Formule
Hoewel ondergronds leven lastiger te vinden is dan leven aan het oppervlak, is het in de nabije toekomst wel degelijk mogelijk om een hint te verkrijgen. Tjoa: ‘Waarnemers bestuderen het sterlicht dat door de atmosfeer van exoplaneten schijnt. Dan kunnen ze bijvoorbeeld zuurstof herkennen. Als ze toekomstige telescopen op exomanen richten zien ze mogelijk geisers zoals op Enceladus, die afkomstig zouden kunnen zijn uit een ondergrondse oceaan. In principe zijn daarin dan ook tekenen van leven te herkennen.’
Dl = Rs – [4πĖ-1endo(K(Tl) – K(Trego)) + (Rs – Drego)-1]-1
Waarbij Dl is de smeltdiepte, Rs is de straal van de maan, Ėendo is de totale gegenereerde interne warmte, Drego is de dikte van het maangruis, Tl is de smelttemperatuur van waterijs gegeven de hoeveelheid vervuiling, Trego is de temperatuur van de ijs- of grondlaag onder het maangruis en K(T) is de geïntegreerde thermische geleidbaarheid van de ijs- of grondlaag.
Publicatie
J.N.K.Y. Tjoa, M. Mueller, and F.F.S. van der Tak, ‘The subsurface habitability of small, icy exomoons’, Astronomy & Astrophysics