Dentro do sistema solar, a maior parte de nossa pesquisa astrobiológica é voltada para Marte, que é considerado o próximo corpo mais habitável além da Terra. No entanto, esforços futuros visam explorar satélites gelados no sistema solar externo que também podem ser habitáveis ​​(como Europa, Encélado, Titã e muito mais). Espera-se que essa dicotomia entre planetas terrestres (rochosos) que orbitam dentro de suas zonas habitáveis ​​​​do sistema (HZ) e luas geladas que orbitam mais longe de suas estrelas-mãe informe futuras pesquisas de planetas extra-solares e pesquisas em astrobiologia.
De fato, alguns acreditam que as exoluas podem desempenhar um papel vital na habitabilidade dos exoplanetas e também podem ser um bom lugar para procurar vida além do sistema solar. Em um novo estudo, uma equipe de pesquisadores investigou como a órbita das exoluas em torno de seus corpos-mãe pode levar (e limitar) o aquecimento das marés – onde a interação gravitacional leva à atividade geológica e ao aquecimento no interior. Isso, por sua vez, pode ajudar os caçadores de exoplanetas e astrobiólogos a determinar quais exoluas são mais propensas a serem habitáveis.

A pesquisa foi conduzida pelo estudante de pós-graduação Armen Tokadjian e pelo professor Anthony L. Piro da Universidade do Sul da Califórnia (USC) e pelos Observatórios da Carnegie Institution for Science. O artigo que descreve suas descobertas ("Tidal Heating of Exomoons in Resonance and Implications for Detection") apareceu recentemente on-line e foi submetido para publicação no Astronomical Journal . Sua análise foi inspirada em grande parte pela presença de sistemas lunares multiplanetários no sistema solar, como aqueles que orbitam Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Em muitos casos, acredita-se que essas luas geladas tenham oceanos interiores resultantes do aquecimento das marés, onde a interação gravitacional com um planeta maior leva à ação geológica no interior. Isso, por sua vez, permite a existência de oceanos líquidos devido à presença de fontes hidrotermais no limite núcleo-manto. O calor e os produtos químicos que essas aberturas liberam nos oceanos podem tornar esses "Mundos Oceânicos" potencialmente habitáveis ​​- algo que os cientistas esperam investigar há décadas. Como Tokadjian explicou ao Universe Today por e-mail:

"Em termos de astrobiologia, o aquecimento das marés pode aumentar a temperatura da superfície de uma lua para uma faixa onde a água líquida pode existir. Assim, mesmo sistemas fora da zona habitável podem justificar mais estudos astrobiológicos. Por exemplo, Europa hospeda um oceano líquido devido às interações das marés. com Júpiter, embora esteja fora da linha de gelo do sistema solar."

Considerando a abundância de "Mundos Oceânicos" no sistema solar, é provável que planetas semelhantes e sistemas multi-lua possam ser encontrados em toda a nossa galáxia. Como Piro explicou ao Universe Today por e-mail, a presença de exoluas tem muitas implicações importantes para a vida, incluindo:

• Luas grandes como a nossa podem estabilizar a inclinação axial do planeta, então o planeta tem estações regulares
• As interações das marés podem impedir que os planetas bloqueiem as marés com sua estrela hospedeira, impactando o clima
• As luas podem aquecer um planeta por maré, ajudando-o a manter um núcleo derretido, o que tem muitas implicações geológicas
• Quando um planeta gasoso está na zona habitável de uma estrela, a própria lua pode hospedar vida (pense em Endor ou Pandora)

Nas últimas décadas, geólogos e astrobiólogos teorizaram que a formação da lua (cerca de 4,5 bilhões de anos atrás) desempenhou um papel importante no surgimento da vida. Nosso campo magnético planetário é o resultado de seu núcleo externo fundido girando em torno de um núcleo interno sólido e na direção oposta da rotação do próprio planeta. A presença desse campo magnético protege a Terra da radiação nociva e é o que permitiu que nossa atmosfera permanecesse estável ao longo do tempo – e não lentamente arrancada pelo vento solar (como foi o caso de Marte).

Em suma, as interações entre um planeta e seus satélites podem afetar a habitabilidade de ambos. Como Tokadjian e Piro mostraram em um artigo anterior usando dois candidatos a exoplanetas como exemplo (Kepler-1708 b-i e Kepler-1625 b-i), a presença de exoluas pode até ser usada para explorar o interior de exoplanetas. No caso de sistemas multi-luas, disseram Tokadjian e Piro, a quantidade de aquecimento das marés depende de vários fatores. Como Piro ilustrou:

"À medida que um planeta aumenta as marés em uma lua, parte da energia armazenada pela deformação é transferida para o aquecimento da lua. Esse processo depende de muitos fatores, incluindo a estrutura interior e o tamanho da lua, a massa do planeta, o planeta - separação da lua e a excentricidade orbital da lua. Em um sistema de várias luas, a excentricidade pode ser excitada para valores relativamente altos se as luas estiverem em ressonância, levando a um aquecimento significativo das marés."

"No trabalho de Armen, ele mostra muito bem, em analogia ao aquecimento de maré que vemos para Io em torno de Júpiter, que interações ressonantes entre várias luas podem aquecer exoluas de forma eficiente. múltiplos (como 2 para 1 ou 3 para 2) de modo que suas órbitas gravitacionalmente se 'chutem' regularmente."

Em seu artigo, Tokadjian e Piro consideraram luas em uma ressonância orbital 2:1 em torno de planetas de tamanho e tipo variados (ou seja, planetas rochosos menores a gigantes gasosos semelhantes a Netuno e Super-Júpiter). De acordo com seus resultados, o maior aquecimento das marés ocorrerá em luas que orbitam planetas rochosos semelhantes à Terra com um período orbital de dois a quatro dias. Neste caso, a luminosidade das marés foi mais de 1000 vezes maior que a de Io, e a temperatura das marés atingiu 480 K (~207 °C; 404 °F).

Essas descobertas podem ter implicações drásticas para futuras pesquisas de exoplanetas e astrobiologia, que estão se expandindo para incluir a busca por exoluas. Embora missões como o Kepler tenham detectado muitos candidatos a exoluas, nenhum foi confirmado, pois as exoluas são incrivelmente difíceis de detectar usando métodos convencionais e instrumentos atuais. Como Tokadjian explicou, o aquecimento das marés pode oferecer novos métodos para detecção de exoluas:

"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. + Explorar mais

These are the best places to search for habitable exomoons