Hurtig ødelæggelse af jordlignende atmosfærer af unge stjerner

Opdagelserne af tusindvis af planeter, der kredser om stjerner uden for vores solsystem, har gjort spørgsmål om potentialet for, at liv kan dannes på disse planeter, fundamentalt vigtige i moderne videnskab. Grundlæggende vigtigt for en planets beboelighed er, om den kan holde på en atmosfære eller ej. hvilket kræver, at atmosfæren ikke er helt tabt tidligt i planetens levetid. En ny undersøgelse foretaget af forskere baseret på universitetet i Wien og ved rumforskningsinstituttet i ÖAW i Graz har vist, at unge stjerner hurtigt kan ødelægge atmosfæren på potentielt beboelige jordlignende planeter, hvilket er en væsentlig yderligere vanskelighed for dannelsen af ​​liv uden for vores solsystem. Resultaterne vil snart blive vist i journalen Astronomi og astrofysik bogstaver .

Et af de mest aktive og spændende spørgsmål i moderne videnskab er, hvor mange planeter med jordlignende atmosfærer og overfladeforhold og derfor potentialet for at huse liv er i universet. Meget nyere forskning om dette emne har fokuseret på planeter, der kredser om stjerner kaldet M-dværge, som er mindre end vores sol og er den mest talrige type stjerne i vores solkvarter.

Den primære drivkraft for atmosfæriske tab til rummet er den centrale stjerne, som planeten kredser om. Stjerner har stærke magnetfelter, og disse fører til emission af højenergi røntgenstråler og ultraviolet stråling. Disse fænomener er kendt som stjernens 'aktivitet'. I unge aldre, stjerner har et højt aktivitetsniveau, og udsender derfor ekstremt store mængder røntgenstråler og ultraviolet stråling. Når stjernerne bliver ældre, deres aktiviteter falder hurtigt. Vigtigt for planeter, der kredser om M-dværge, mens aktiviteterne af stjerner som Solen falder hurtigt efter et par hundrede millioner år, M-dværge forbliver ofte meget aktive i milliarder af år.

Den høje energistråling er vigtig, fordi den absorberes højt i atmosfæren på en planet, får gassen til at blive opvarmet. For Jorden, gassen opvarmes til temperaturer på mere end 1000 grader Celsius i det øvre område kendt som termosfæren. Dette er den region, hvor rumfartøjer som satellitter og den internationale rumstation flyver. Når man kredser om unge stjerner med højt aktivitetsniveau, planeternes termosfærer opvarmes til meget højere temperaturer, hvilket i ekstreme tilfælde, kan få gassen til at strømme væk fra planeten. Hvor hurtigt atmosfærer i disse tilfælde går tabt, er indtil videre ikke blevet undersøgt i detaljer for jordlignende planeter med jordlignende atmosfærer.

Forskere baseret på universitetet i Wien og rumforskningsinstituttet ved ÖAW i Graz har for første gang beregnet, hvor hurtigt en jordlignende atmosfære ville gå tabt fra en planet, der kredser om en meget aktiv ung stjerne. Deres beregninger har vist, at der ville finde ekstreme hydrodynamiske tab af atmosfæren sted, fører til at en jordlignende atmosfære går helt tabt, på mindre end en million år, som for en planets udvikling er næsten øjeblikkelig.

Disse resultater har betydelige konsekvenser for Jordens tidlige udvikling og for muligheden for, at jordlignende atmosfærer dannes omkring M-dværge. For Jorden, den mest sandsynlige forklaring på, hvorfor atmosfæren ikke gik tabt, er, at den tidlige atmosfære var domineret af kuldioxid, som afkøler den øvre atmosfære ved at udsende infrarød stråling til rummet, derved beskytter den mod opvarmningen af ​​den tidlige Sols høje aktivitet. Jordens atmosfære kunne ikke være blevet nitrogendomineret, som det er i dag, indtil efter flere hundrede millioner år, hvor Solens aktivitet faldt til meget lavere niveauer.

Mere dramatisk, resultaterne af denne undersøgelse antyder, at for planeter, der kredser om M-dværgstjerner, de kan kun danne jordlignende atmosfærer og overflader, efter at stjernernes aktivitetsniveau er faldet, hvilket kan tage op til flere milliarder år. Mere sandsynligt er det, at mange af de planeter, der kredser om M-dværgstjerner, har meget tynde eller muligvis ingen atmosfærer. I begge tilfælde, Livsdannelse i sådanne systemer forekommer mindre sandsynligt end tidligere antaget.