Vulkaner kan oplyse nattehimlen på denne exoplanet

Indtil nu, forskere har ikke fundet tegn på global tektonisk aktivitet på planeter uden for vores solsystem. Under ledelse af University of Bern og National Center of Competence in Research NCCR PlanetS, forskere har nu fundet ud af, at materialet inde i planeten LHS 3844b flyder fra den ene halvkugle til den anden og kan være ansvarlig for adskillige vulkanudbrud på den ene side af planeten.

På jorden, pladetektonikken er ikke kun ansvarlig for stigningen af ​​bjerge og jordskælv. Det er også en væsentlig del af kredsløbet, der bringer materiale fra planetens indre til overfladen og atmosfæren, og transporterer det derefter tilbage under jordskorpen. Tektonikken har således en afgørende indflydelse på de forhold, der i sidste ende gør Jorden beboelig.

Indtil nu, forskere har ikke fundet tegn på global tektonisk aktivitet på planeter uden for vores solsystem. Et team af forskere ledet af Tobias Meier fra Center for Space and Habitability (CSH) ved Universitetet i Bern og med deltagelse af ETH Zürich, University of Oxford og National Centre of Competence in Research NCCR PlanetS har nu fundet beviser for strømningsmønstrene inde i en planet, beliggende 45 lysår fra Jorden:LHS 3844b. Deres resultater blev offentliggjort i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

En ekstrem kontrast og ingen atmosfære

"Det er meget svært at observere tegn på tektonisk aktivitet, fordi de normalt er skjult under en atmosfære, " forklarer Meier. Men nylige resultater tydede på, at LHS 3844b sandsynligvis ikke har en atmosfære. Lidt større end Jorden og sandsynligvis tilsvarende stenet, den kredser så tæt om sin stjerne, at den ene side af planeten er i konstant dagslys og den anden i permanent nat – ligesom den samme side af Månen altid vender mod Jorden. Uden at atmosfæren beskytter den mod den intense stråling, overfladen bliver blærende varm:den kan nå op til 800°C om dagen. Natsiden, på den anden side, fryser. Temperaturer der kan falde til under minus 250°C. "Vi troede, at denne alvorlige temperaturkontrast kunne påvirke materialestrømmen i planetens indre, " husker Meier.

For at teste deres teori, holdet kørte computersimuleringer med forskellige styrker af materialer og interne varmekilder, såsom varme fra planetens kerne og henfald af radioaktive grundstoffer. Simuleringerne omfattede den store temperaturkontrast på overfladen, som værtsstjernen påførte.

Flow inde i planeten fra den ene halvkugle til den anden

"De fleste simuleringer viste, at der kun var opadgående strømning på den ene side af planeten og nedadgående strømning på den anden. Materiale strømmede derfor fra den ene halvkugle til den anden, " rapporterer Meier. Overraskende nok, retningen var ikke altid den samme. "Baseret på hvad vi er vant til fra Jorden, du forventer, at materialet på den varme dagside er lettere og derfor flyder opad og omvendt, " forklarer medforfatter Dan Bower ved Universitetet i Bern og NCCR PlanetS. Alligevel, nogle af holdenes simuleringer viste også den modsatte strømningsretning. "Dette oprindeligt kontraintuitive resultat skyldes ændringen i viskositet med temperaturen:koldt materiale er stivere og ønsker derfor ikke at bøje, bryde eller subducere ind i det indre. Varmt materiale, imidlertid, er mindre tyktflydende - så selv fast sten bliver mere mobil, når den opvarmes - og kan let flyde mod planetens indre, " Bower uddyber. Uanset hvad, disse resultater viser, hvordan en planetarisk overflade og indre kan udveksle materiale under forhold, der er meget forskellige fra dem på Jorden.

En vulkansk halvkugle

En sådan materialestrøm kan have bizarre konsekvenser. "På hvilken som helst side af planeten flyder materialet opad, man ville forvente en stor mængde vulkanisme på den særlige side, " påpeger Bower. Han fortsætter "lignende dybe opstrømningsstrømme på Jorden driver vulkansk aktivitet på Hawaii og Island." Man kunne derfor forestille sig en halvkugle med utallige vulkaner - en vulkansk halvkugle så at sige - og en med næsten ingen.

"Vores simuleringer viser, hvordan sådanne mønstre kunne manifestere sig, men det ville kræve mere detaljerede observationer at verificere. For eksempel, med et kort over overfladetemperatur i højere opløsning, der kunne pege på øget udgasning fra vulkanisme, eller påvisning af vulkanske gasser. Dette er noget, vi håber, fremtidig forskning vil hjælpe os med at forstå, " slutter Meier.