All'interno del sistema solare, la maggior parte della nostra ricerca astrobiologica è rivolta a Marte, che è considerato il prossimo corpo più abitabile al di là della Terra. Tuttavia, gli sforzi futuri sono mirati all'esplorazione di satelliti ghiacciati nel sistema solare esterno che potrebbero anche essere abitabili (come Europa, Encelado, Titano e altri). Si prevede che questa dicotomia tra pianeti terrestri (rocciosi) che orbitano all'interno delle zone abitabili del loro sistema (HZ) e lune ghiacciate che orbitano più lontano dalle loro stelle madri informerà le future indagini sui pianeti extrasolari e la ricerca astrobiologica.

In effetti, alcuni credono che le esolune possano svolgere un ruolo vitale nell'abitabilità degli esopianeti e potrebbero anche essere un buon posto per cercare la vita oltre il sistema solare. In un nuovo studio, un team di ricercatori ha studiato come l'orbita delle esune attorno ai loro corpi genitori potrebbe portare (e porre limiti al) riscaldamento delle maree, dove l'interazione gravitazionale porta all'attività geologica e al riscaldamento all'interno. Questo, a sua volta, potrebbe aiutare i cacciatori di esopianeti e gli astrobiologi a determinare quali esolune hanno maggiori probabilità di essere abitabili.

La ricerca è stata condotta dallo studente laureato Armen Tokadjian e dal professor Anthony L. Piro della University of Southern California (USC) e dagli osservatori della Carnegie Institution for Science. Il documento che descrive le loro scoperte ("Tidal Heating of Exomoons in Resonance and Implications for Detection") è apparso di recente online ed è stato inviato per la pubblicazione sull'Astronomical Journal . La loro analisi è stata in gran parte ispirata dalla presenza di sistemi lunari multirete nel sistema solare, come quelli che orbitano attorno a Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

In molti casi, si ritiene che queste lune ghiacciate abbiano oceani interni risultanti dal riscaldamento delle maree, dove l'interazione gravitazionale con un pianeta più grande porta all'azione geologica all'interno. Questo, a sua volta, consente l'esistenza di oceani liquidi a causa della presenza di prese d'aria idrotermali al confine tra nucleo e mantello. Il calore e le sostanze chimiche che queste prese d'aria rilasciano negli oceani potrebbero rendere questi "mondi oceanici" potenzialmente abitabili, qualcosa che gli scienziati sperano di indagare da decenni. Come ha spiegato Tokadjian a Universe Today via e-mail:

"In termini di astrobiologia, il riscaldamento delle maree può aumentare la temperatura superficiale di una luna a un intervallo in cui può esistere acqua liquida. Pertanto, anche i sistemi al di fuori della zona abitabile possono giustificare ulteriori studi astrobiologici. Ad esempio, Europa ospita un oceano liquido a causa delle interazioni delle maree con Giove, sebbene si trovi al di fuori della linea di ghiaccio del sistema solare."

Considerando quanto sono abbondanti i "mondi oceanici" nel sistema solare, è probabile che pianeti simili e sistemi multi-luna possano essere trovati in tutta la nostra galassia. Come ha spiegato Piro a Universe Today via e-mail, la presenza di esolune ha molte importanti implicazioni per la vita, tra cui:

• Grandi lune come la nostra possono stabilizzare l'inclinazione assiale del pianeta, quindi il pianeta ha stagioni regolari
• Le interazioni di marea possono impedire ai pianeti di bloccarsi in modo mareale con la loro stella ospite, influenzando il clima
• Le lune possono riscaldare le maree un pianeta, aiutandolo a mantenere un nucleo fuso, che ha molte implicazioni geologiche
• Quando un pianeta gassoso si trova nella zona abitabile di una stella, la luna stessa può ospitare la vita (si pensi a Endor o Pandora)

Negli ultimi decenni, geologi e astrobiologi hanno teorizzato che la formazione della luna (circa 4,5 miliardi di anni fa) ha svolto un ruolo importante nell'emergere della vita. Il nostro campo magnetico planetario è il risultato del suo nucleo esterno fuso che ruota attorno a un nucleo interno solido e nella direzione opposta alla rotazione del pianeta. La presenza di questo campo magnetico protegge la Terra dalle radiazioni dannose ed è ciò che ha permesso alla nostra atmosfera di rimanere stabile nel tempo, e non essere strappata via lentamente dal vento solare (come nel caso di Marte).

In breve, le interazioni tra un pianeta ei suoi satelliti possono influenzare l'abitabilità di entrambi. Come Tokadjian e Piro hanno mostrato in un articolo precedente usando due esopianeti candidati come esempio (Kepler-1708 b-i e Kepler-1625 b-i), la presenza di esolune può anche essere utilizzata per esplorare l'interno degli esopianeti. Nel caso dei sistemi multi-luna, hanno detto Tokadjian e Piro, la quantità di riscaldamento delle maree dipende da diversi fattori. Come ha illustrato Piro:

"Quando un pianeta alza le maree su una luna, parte dell'energia immagazzinata dalla deformazione viene trasferita per riscaldare la luna. Questo processo dipende da molti fattori, tra cui la struttura interna e le dimensioni della luna, la massa del pianeta, il pianeta -separazione della luna e eccentricità orbitale della luna. In un sistema multi-luna, l'eccentricità può essere eccitata a valori relativamente alti se le lune sono in risonanza, portando a un significativo riscaldamento delle maree."

"Nel lavoro di Armen, mostra bene, in analogia con il riscaldamento delle maree che vediamo per Io intorno a Giove, che le interazioni risonanti tra più lune possono riscaldare in modo efficiente le esluune. Con 'risonante' intendiamo il caso in cui i periodi delle lune obbediscono a un numero intero multipli (come da 2 a 1 o da 3 a 2) in modo che le loro orbite gravitazionalmente si "calcino" a vicenda regolarmente."

Nel loro articolo, Tokadjian e Piro hanno considerato le lune in una risonanza orbitale 2:1 attorno a pianeti di varie dimensioni e tipo (cioè, pianeti rocciosi più piccoli a giganti gassosi simili a Nettuno e Super-Giove). Secondo i loro risultati, il più grande riscaldamento delle maree si verificherà nelle lune che orbitano attorno a pianeti rocciosi simili alla Terra con un periodo orbitale da due a quattro giorni. In questo caso, la luminosità delle maree era oltre 1000 volte quella di Io e la temperatura delle maree ha raggiunto 480 K (~207 °C; 404 °F).

Questi risultati potrebbero avere implicazioni drastiche per le future indagini su esopianeti e astrobiologia, che si stanno espandendo per includere la ricerca di eluune. Sebbene missioni come Kepler abbiano rilevato molti candidati per le eluune, nessuno è stato confermato poiché le esolune sono incredibilmente difficili da rilevare utilizzando i metodi convenzionali e gli strumenti attuali. Come ha spiegato Tokadjian, il riscaldamento delle maree potrebbe offrire nuovi metodi per il rilevamento della luna lunare:

"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. + Esplora ulteriormente

These are the best places to search for habitable exomoons