Aspecten van de kanteling en baandynamiek van een anders aardachtige planeet kunnen de potentiële bewoonbaarheid ernstig beïnvloeden - zelfs abrupte "sneeuwbaltoestanden" veroorzaken waar oceanen bevriezen en oppervlakteleven onmogelijk is, volgens nieuw onderzoek van astronomen aan de Universiteit van Washington.

Het onderzoek geeft aan dat het lokaliseren van een planeet in de "bewoonbare zone" van zijn gastheerster - dat deel van de ruimte precies goed om vloeibaar water op het oppervlak van een draaiende rotsachtige planeet toe te laten - niet altijd voldoende bewijs is om de potentiële bewoonbaarheid te beoordelen.

Russell Deitrick, hoofdauteur van een artikel dat wordt gepubliceerd in de Astronomisch tijdschrift , zei dat hij en co-auteurs erop uit waren om te leren, door computermodellering, hoe twee kenmerken - de scheefstand van een planeet of zijn orbitale excentriciteit - zijn potentieel voor leven kunnen beïnvloeden. Ze beperkten hun studie tot planeten die rond de bewoonbare zones van "G-dwerg" sterren draaien, of die van de zon houden.

De scheefstand van een planeet is de helling ten opzichte van de baanas, die de seizoenen van een planeet bestuurt; orbitale excentriciteit is de vorm, en hoe cirkelvormig of elliptisch - ovaal - de baan is. Met elliptische banen, de afstand tot de moederster verandert naarmate de planeet dichterbij komt, reist dan weg van, zijn gastster.

Deitrick, die het werk deed bij de UW, is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Bern. Zijn UW co-auteurs zijn hoogleraar atmosferische wetenschappen Cecilia Bitz, astronomie professoren Rory Barnes, Victoria Meadows en Thomas Quinn en afgestudeerde student David Fleming, met hulp van niet-gegradueerde onderzoeker Caitlyn Wilhelm.

De aarde herbergt het leven met succes genoeg als het om de zon draait met een axiale helling van ongeveer 23,5 graden, in de loop van de millennia slechts een heel klein beetje wiebelen. Maar, Deitrick en co-auteurs vroegen in hun modellering, wat als die bewegingen groter waren op een aardachtige planeet die rond een vergelijkbare ster draait?

Eerder onderzoek gaf aan dat een ernstigere axiale kanteling, of een kantelende baan, want een planeet in de bewoonbare zone van een zonachtige ster - op dezelfde afstand van zijn ster - zou een wereld warmer maken. Dus Deitrick en het team waren verrast toen ze ontdekten, door hun modellering, dat de tegenovergestelde reactie waar lijkt.

"We ontdekten dat planeten in de bewoonbare zone abrupt in 'sneeuwbal'-toestanden zouden kunnen komen als de excentriciteit of de variaties op de halve lange as - veranderingen in de afstand tussen een planeet en een ster over een baan - groot waren of als de helling van de planeet groter werd dan 35 graden, ' zei Deitrick.

De nieuwe studie helpt bij het oplossen van tegenstrijdige ideeën die in het verleden zijn voorgesteld. Het gebruikte een geavanceerde behandeling van ijskapgroei en terugtrekking in de planetaire modellering, wat een aanzienlijke verbetering is ten opzichte van verschillende eerdere onderzoeken, co-auteur Barnes zei.

"Terwijl eerdere onderzoeken aantoonden dat grote scheefstand- en scheefstandvariaties de neiging hadden om planeten op te warmen, met behulp van deze nieuwe aanpak, het team ontdekt dat grote variaties in schuine standen het planetaire oppervlak eerder doen bevriezen, zei hij. "Slechts een fractie van de tijd kunnen de scheefstandcycli de temperatuur op de bewoonbare planeet verhogen."

Barnes zei dat Deitrick "in wezen heeft aangetoond dat ijstijden op exoplaneten veel ernstiger kunnen zijn dan op aarde, dat orbitale dynamiek een belangrijke aanjager van bewoonbaarheid kan zijn en dat de bewoonbare zone onvoldoende is om de bewoonbaarheid van een planeet te karakteriseren." Het onderzoek geeft ook aan, hij voegde toe, "dat de aarde een relatief rustige planeet mag zijn, klimaattechnisch."

Dit soort modellering kan astronomen helpen beslissen welke planeten kostbare telescooptijd waard zijn, Deitrick zei:"Als we een planeet hebben die eruitziet alsof hij op de aarde lijkt, bijvoorbeeld, maar modellering laat zien dat zijn baan en helling als een gek oscilleren, een andere planeet is misschien beter voor follow-up "met telescopen van de toekomst."

De belangrijkste conclusie van het onderzoek, hij voegde toe, is dat "we de orbitale dynamiek niet mogen verwaarlozen in bewoonbaarheidsstudies."