Ohne die Erdatmosphäre wären wir nicht hier. Sie schützt uns vor tödlichen kosmischen Strahlen und reguliert unser Klima. Genau das schien den meisten erdgroßen Planetenkandidaten außerhalb unseres Sonnensystems zu fehlen.
Jüngste Forschungen der University of Chicago und der Stanford University legen jedoch nahe, dass viele Planeten im Universum Atmosphären voller Wasserdampf nicht nur entwickelten, sondern sie laut einer aktuellen Studie über lange Zeiträume zurückhielten. in der Zeitschrift veröffentlicht Astrophysical Journal Letters .
Dies erweitert unser Verständnis der Entstehung von Planeten und könnte Wissenschaftler bei der laufenden Suche nach erdähnlichen Planeten jenseits unseres Sonnensystems unterstützen.
Wasserdampf könnte die Atmosphäre von Exoplaneten für eine „lange Zeit“ dominieren.
"Unser Modell sagt, dass diese heißen, felsigen Exoplaneten irgendwann eine wasserdominierte Atmosphäre haben sollten, und für einige Planeten kann es ziemlich lange dauern", sagte Assistenzprofessor Edwin Kite von der University of Chicago UChicago, der auch Experte für die Entwicklung der Planetenatmosphäre ist, in ein UChicago-Blogbeitrag .
Weltraum- und Bodenteleskope katalogisieren weiterhin Exoplaneten, und Wissenschaftler versuchen zu erkennen, wie sie aussehen. In der Regel können Teleskope die physische Größe eines Exoplaneten, die Entfernung zwischen ihm und seinem Wirtsstern und - manchmal - anzeigen.die Gesamtmasse des Planeten.
Um die nächste Stufe der Exoplanetenuntersuchung zu erreichen, müssen Wissenschaftler aus Daten extrapolieren, die von der Erde und anderen Planeten in unserem Sonnensystem gesammelt wurden. Aber überraschenderweise sind die am häufigsten vorkommenden Planeten im Universum nicht wie die nahe gelegenen, die wir mit dem sehen könnenbloßes Auge.
"Was wir bereits aus der Kepler-Mission wussten, ist, dass Planeten, die etwas kleiner als Neptun sind, wirklich reichlich vorhanden sind, was eine Überraschung war, da es in unserem Sonnensystem keine gibt", sagte Kite im Blog-Beitrag. "Wir wissen es nichtsicher, woraus sie bestehen, aber es gibt starke Beweise dafür, dass es sich um Magmakugeln handelt, die in eine Wasserstoffatmosphäre gehüllt sind. "
Flüssiges Magma schluckt das meiste Wasser auf Sub-Neptun-Exoplaneten
Viele kleinere felsige Planeten bevölkern auch das Universum , aber ohne die bedrückende Schicht einer dicken Wasserstoffatmosphäre - weshalb Wissenschaftler vermuten, dass viele Planeten wahrscheinlich wie die größeren mit Wasserstoffmänteln beginnen -, verlieren dann aber ihre ursprüngliche Atmosphäre, wenn der Wirtsstern zum Leben erwacht und den Wasserstoff wegsprengt.
Diese Modelle bleiben jedoch weitgehend unvollständig. Kite und Co-Autorin Laura Schaefer aus Stanford untersuchten mögliche Szenarien, in denen ein Planet in Ozeanen geschmolzener Lava erstickt.
"Flüssiges Magma ist eigentlich ziemlich flüssig", sagte Kite - was bedeutet, dass es Schichten ähnlich wie Ozeane auf der Erde recyceln kann. Außerdem entfernen diese Magma-Ozeane wahrscheinlich Wasserstoff aus der Atmosphäre und erzeugen eine chemische Reaktion, die Wasser bildet, von denen einigeverdunstet in die Atmosphäre, aber mehr davon wird vom heißen Magma verschluckt.
Später, nachdem der Host-Star hat entzogen die Wasserstoffatmosphäre des Exoplaneten Das Wasser wird extrahiert und wird in der Atmosphäre zu Wasserdampf. Auf einer ausreichend langen Zeitachse erhalten solche Planeten eine wasserreiche Atmosphäre.
Und auf einigen Planeten könnte diese Phase laut Kite Milliarden von Jahren dauern.
Eine leuchtende dunkle Seite auf Exoplaneten könnte auf eine Atmosphäre hinweisen.
Um diese Idee auf die Probe zu stellen, könnte das James Webb-Weltraumteleskop JWST Zusammensetzungsmessungen von Exoplanetenatmosphären analysieren und suchen. das Vorhandensein von Wasser . Aber ein anderer Weg besteht darin, nach indirekten Anzeichen von Atmosphären zu suchen. Da die meisten dieser Planeten gezeitengesperrt sind wie der Mond zur Erde, sind ihre Oberflächentemperaturen stark polarisiert - wobei die sternseitige Seite viel wärmer als die "dunkle" ist.Seite.
Das mag düster klingen, aber zwei UChicago-Alumni - Laura Kreidberg und Daniel Koll vom Max-Planck-Institut für Astronomie bzw. MIT - schlugen vor, dass eine Atmosphäre die Temperatur eines Exoplaneten moderieren und einen Großteil der lichtseitigen Wärme um ihn herum verteilen könnte.Wenn wir lernen, wie stark die dunkle Seite eines Exoplaneten leuchtet, können wir eine Atmosphäre entdecken, die die Wärme aktiv umverteilt.
Die Suche nach erdähnlichen Planeten jenseits unseres Sonnensystems beschleunigt sich. Und mit das James Webb-Weltraumteleskop Wenn wir später in diesem Jahr starten, werden wir möglicherweise bald von einem Katalog planetarischer Atmosphären voller Wasser überwältigt sein.