این که بگوییم تعدادشان زیاد است، در واقع کمگفتن است. برآوردهای اخیر نشان میدهد تعداد سیارات یاغی ممکن است تقریباً هماندازه تعداد ستارگان کهکشان راه شیری باشد. برخی از این سیارات بیستاره، بدون تردید، قمرهایی نیز دارند ـ و بعضی از آن قمرها شاید هماندازه زمین باشند. مقالهای جدید از دیوید دالبودینگ از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ و همکارانش، که برای انتشار در نشریه معتبر Monthly Notices of the Royal Astronomical Society پذیرفته شده و نسخه پیشچاپ آن نیز در arXiv در دسترس است، توضیح میدهد که برخی از این «اَبَرقمرهای سرگردان» حتی ممکن است آب مایع بر سطح خود داشته باشند.
در نگاه اول، این ادعا کاملاً خلاف شهود به نظر میرسد. آب مایع تنها زمانی میتواند وجود داشته باشد که محیط به اندازه کافی گرم باشد، و این گرما معمولاً از ستاره میزبان یک سیاره تأمین میشود. بنابراین چگونه ممکن است قمری که به دور یک سیاره یاغی میچرخد ـ سیارهای که خود هیچ ستارهای در نزدیکیاش ندارد ـ بتواند آب مایع روی سطح خود داشته باشد؟ پاسخ ساده است: نیروهای کشندی (جزر و مدی).
البته ماجرا به همین سادگی هم نیست، اما گرمایش کشندی بدون تردید میتواند آب را به حالت مایع درآورد. همین پدیده است که اقیانوسهای زیرسطحی انسلادوس و اروپا را تغذیه میکند و حتی باعث فعالیتهای آتشفشانی از سنگ مذاب بر سطح آیو میشود، بدون آنکه انرژی مستقیمی از خورشید دریافت کنند. کشیده و فشرده شدن این قمرها تحت تأثیر گرانش سیارات غولپیکر میزبانشان، درون آنها را به اندازهای گرم میکند که یخ آب ذوب شود.
اما در منظومه شمسی ما، هیچیک از این قمرها آب مایع روی سطح خود ندارند. انسلادوس و اروپا دارای لایههای ضخیم یخی هستند که اقیانوسهای مایع زیرین را میپوشانند. این پوسته یخی مانند عایق عمل میکند و گرمای تولیدشده در هسته قمر را حفظ میکند تا در عمق، دما به نقطه ذوب آب برسد. پس پرسش این است که چگونه قمرهای سرگردان فراخورشیدی میتوانند بدون چنین پوشش یخی، آب مایع سطحی خود را حفظ کنند؟
پژوهشهای اولیه در این زمینه، که به مقالهای از جولیا روچتی (او نیز از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان) انجامید، بررسی میکردند که آیا وجود جوی سرشار از دیاکسید کربن میتواند انرژی حاصل از گرمایش کشندی را مانند یک گلخانه در سطح نگه دارد، بدون آنکه نیاز به لایه یخی باشد. اما برای آنکه چنین سپر گرمایی مؤثر باشد، فشار CO2 باید بسیار بالا میبود. مشکل اینجا بود که در فشار بالا و در عین حال گرمایش نسبتاً کم کشندی، دیاکسید کربن به مایع یا یخ تبدیل میشد و از جو فرو میریخت. در نتیجه جو فرو میپاشید و قمر منجمد میشد.
اما گاز دیگری وجود دارد که چنین سرنوشتی ندارد: هیدروژن. هیدروژن تنها در دماهای فوقالعاده پایین به مایع تبدیل میشود، بنابراین احتمال فروپاشی جوی آن بسیار کمتر است. با این حال، در شرایط معمول، هیدروژن نسبت به تابش فروسرخ تقریباً شفاف است، یعنی گرمای ناشی از کشند میتواند بهسادگی به فضا تابیده شود و از دست برود. اما در فشارهای بسیار بالا، مولکولهای H2 هنگام برخورد با یکدیگر، دوقطبیهای موقتی ایجاد میکنند و در فرآیندی موسوم به «جذب القاشده بر اثر برخورد» (Collision-Induced Absorption یا CIA) میتوانند نور فروسرخ را جذب کنند. در این حالت، جو هیدروژنی مانند یک پتوی گلخانهای عظیم عمل میکند و اجازه میدهد سطح قمر به اندازهای گرم بماند که تنها با اتکا به گرمایش کشندی سیاره میزبان، آب مایع روی سطح آن پایدار بماند.
برای آزمودن این فرضیه، پژوهشگران مجموعهای از شبیهسازیها انجام دادند. آنها دمای قمرهایی با ترکیبهای گوناگون جوی و فشارهای مختلف را مدلسازی کردند و همچنین اثر سطوح متفاوت گرمایش کشندی را بر امکان وجود آب مایع بررسی کردند. در این مطالعه، هم از مدل انتقال گرمای تابشی و هم از مدل شیمی تعادلی استفاده شد تا اطمینان حاصل شود که شرایط شبیهسازیشده واقعبینانه و قابل تحقق هستند. نتایج بهدستآمده شگفتانگیز بود.
در فشار جوی معادل یک بار ـ یعنی فشاری مشابه سطح زمین ـ آب مایع میتوانست تا ۹۵ میلیون سال روی سطح چنین قمری پایدار بماند. حتی چشمگیرتر اینکه اگر جو قمر ۱۰۰ برابر ضخیمتر از جو زمین باشد، آب مایع میتواند تا ۴.۳ میلیارد سال باقی بماند؛ زمانی تقریباً برابر با سن زمین. این که چه اندازه احتمال دارد یک ابرقمر سرگردان چنین جوی ضخیمی داشته باشد، هنوز مشخص نیست؛ اما با توجه به تعداد بسیار زیاد این اجرام در کهکشان، احتمال آنکه دستکم یکی از آنها چنین شرایطی داشته باشد، چندان دور از ذهن نیست.
اگر قمری آب مایع سطحی داشته باشد، نکته جالبی درباره یکی از مولکولهای کلیدی حیات، یعنی RNA، مطرح میشود. مدار این قمرها به احتمال زیاد بسیار بیضوی است، که باعث ایجاد جزر و مدهای عظیم و سراسری در آبهای سطحی آنها میشود؛ نوعی اثر معکوس آنچه ماه بر جزر و مد زمین دارد. این وضعیت چرخههای «تر و خشک» ایجاد میکند که میتواند به شکلگیری RNA کمک کند. دانشمندان معتقدند در زمین اولیه نیز چنین فرآیندی در حوضچههای جزر و مدی رخ داده است. البته در قمرهای سرگردان، این جزر و مدها بسیار عظیمتر خواهند بود.
بنابراین این امکان وجود دارد که حیات بتواند روی قمری هماندازه زمین، که به دور یک سیاره عظیم میچرخد اما به دور هیچ ستارهای نمیگردد، شکل بگیرد. با توجه به اینکه احتمالاً صدها میلیارد سیاره یاغی تنها در کهکشان ما وجود دارد، این موضوع میتواند به زیستشناسیهایی بسیار متفاوت و شگفتانگیز بینجامد. با این حال، فعلاً همه اینها در حد فرضیه است، زیرا هنوز حتی یک قمر سرگردان فراخورشیدی را نیز مستقیماً کشف نکردهایم. اما فیزیک میگوید آنها باید وجود داشته باشند، و با پیشرفت ابزارهای رصدی، احتمالاً تنها مسئله زمان است تا یکی از آنها را بیابیم. شاید وقتی آن را پیدا کنیم، ارزش داشته باشد به دنبال نشانههای زیستی بگردیم. در هر حال، رؤیاپردازی که ممنوع نیست.
