Der kan være mange planeter med vandrige atmosfærer

En atmosfære er det, der gør livet på Jordens overflade muligt, regulerer vores klima og beskytter os mod skadelige kosmiske stråler. Men selvom teleskoper har talt et stigende antal klippeplaneter, videnskabsmænd havde troet, at de fleste af deres atmosfærer for længst var gået tabt.

Imidlertid, en ny undersøgelse fra University of Chicago og Stanford University forskere foreslår en mekanisme, hvorved disse planeter ikke kun kunne udvikle atmosfærer fuld af vanddamp, men hold dem i lange stræk. Udgivet 15. marts i Astrofysiske tidsskriftsbreve , forskningen udvider vores billede af planetarisk dannelse og kan hjælpe med at lede eftersøgningen efter beboelige verdener i andre stjernesystemer.

"Vores model siger, at disse varme, stenede exoplaneter bør have en vanddomineret atmosfære på et tidspunkt, og for nogle planeter, det kan være ret lang tid, " sagde Asst. Prof. Edwin Kite, en ekspert i, hvordan planetariske atmosfærer udvikler sig over tid.

Efterhånden som teleskoper dokumenterer flere og flere exoplaneter, forskere forsøger at finde ud af, hvordan de kan se ud. Generelt, teleskoper kan fortælle dig om en exoplanets fysiske størrelse, dens nærhed til dens stjerne, og hvis du er heldig, hvor meget masse den har. For at gå meget længere, forskere er nødt til at ekstrapolere baseret på, hvad vi ved om Jorden og de andre planeter i vores eget solsystem. Men de mest udbredte planeter ser ikke ud til at ligne dem, vi ser omkring os.

"Hvad vi allerede vidste fra Kepler-missionen er, at planeter, der er lidt mindre end Neptun, er virkelig rigelige, hvilket var en overraskelse, fordi der ikke er nogen i vores solsystem, " sagde Kite. "Vi ved ikke med sikkerhed, hvad de er lavet af, men der er stærke beviser for, at de er magmakugler, der er indhyllet i en brintatmosfære."

Der er også et sundt antal mindre klippeplaneter, der ligner hinanden, men uden brintkapperne. Så videnskabsmænd formodede, at mange planeter sandsynligvis starter som de større planeter, der har atmosfærer lavet af brint, men mister deres atmosfære, når den nærliggende stjerne antændes og blæser brinten væk.

Men mange detaljer mangler at blive udfyldt i disse modeller. Kite og medforfatter Laura Schaefer fra Stanford University begyndte at udforske nogle af de potentielle konsekvenser af at have en planet dækket af oceaner af smeltet sten.

"Flydende magma er faktisk ret flydende, "Kate sagde, så det vender også kraftigt, ligesom oceanerne på jorden gør. Der er en god chance for, at disse magmahave suger brint ud af atmosfæren og reagerer for at danne vand. Noget af det vand slipper ud i atmosfæren, men meget mere bliver slurvet op i magmaen.

Derefter, efter at den nærliggende stjerne fjerner brintatmosfæren, vandet bliver i stedet trukket ud i atmosfæren i form af vanddamp. Til sidst, planeten efterlades med en vanddomineret atmosfære.

Denne fase kan fortsætte på nogle planeter i milliarder af år, sagde Kite.

Der er flere måder at teste denne hypotese på. James Webb rumteleskopet, den magtfulde efterfølger til Hubble-teleskopet, er planlagt til at blive lanceret senere i år; den vil være i stand til at udføre målinger af sammensætningen af ​​en exoplanets atmosfære. Hvis den opdager planeter med vand i deres atmosfærer, det ville være ét signal.

En anden måde at teste er at se efter indirekte tegn på atmosfærer. De fleste af disse planeter er tidevandslåste; i modsætning til Jorden, de snurrer ikke, når de bevæger sig rundt om deres sol, så den ene side er altid varm og den anden kold.

Et par UChicago-alumner har foreslået en måde at bruge dette fænomen til at tjekke for en atmosfære. Forskere Laura Kreidberg, Ph.D.'16, og Daniel Koll, Ph.D.'16 - nu ved Max Planck Institute for Astronomy og MIT, henholdsvis - påpegede, at en atmosfære ville moderere temperaturen for planeten, så der ville ikke være en skarp forskel mellem dagsider og natsider. Hvis et teleskop kan måle, hvor kraftigt dagsiden lyser, den burde kunne fortælle, om der er en atmosfære, der omfordeler varme.