science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Bewoonbare exoplaneten in de waterwereld

Een artistiek concept van een vermeende waterwereld - een exoplaneet ter grootte van de aarde volledig bedekt met water - gebaseerd op het voorbeeld van het dubbelstersysteem Kepler-35A en B. Credit:NASA/JPL-Caltech

Er zijn momenteel ongeveer vijftig exoplaneten bekend waarvan de diameters variëren van Mars-formaat tot meerdere malen die van de aarde en die zich ook binnen de bewoonbare zone van hun sterren bevinden - de baanafstand waarbinnen hun oppervlaktetemperatuur vloeibaar water toelaat. Deze exoplaneten zijn momenteel onze beste kandidaten om leven te herbergen.

Wanneer, echter, een exoplaneet in de bewoonbare zone heeft tientallen procenten van zijn totale massa als water, en als er geen atmosfeer is met waterstof- of heliumgas, het wordt een 'waterwereld' genoemd. Sommige wetenschappers hebben betoogd dat waterwerelden onwaarschijnlijke plaatsen voor leven zijn. Ze missen het landoppervlak dat de carbonaat-silicaatcyclus aandrijft, een proces waarbij kooldioxidegas, essentieel geacht om een ​​gastvrije oppervlaktetemperatuur te behouden, evenwicht is tussen de atmosfeer en het binnenste van de planeet. CfA-astronoom Amit Levi en zijn collega hebben de fysieke en geologische mechanismen in waterwerelden opnieuw geanalyseerd. Ze ontdekken dat wanneer de druk van atmosferisch koolstofdioxide hoog genoeg is, zee-ijs kan worden verrijkt met andere chemicaliën dan water en zinken, een planetaire stroom aandrijven die in feite de gasdruk opnieuw in evenwicht brengt op een manier die ruwweg analoog is aan de carbonaat-silicaatcyclus.

Deze wetenschappers vinden dat om dit effect te laten werken, de planeet moet ongeveer drie keer sneller draaien dan de aarde; hierdoor kan een poolijskap zich ontwikkelen en een temperatuurgradiënt in de oceaan produceren die het mechanisme ondersteunt. In aanvulling, deze temperatuurgradiënt zal de vries-dooicycli ondersteunen die nodig zijn voor de evolutie van het leven op waterwerelden, volgens de beperkingen van de prebiotische chemie. Ze berekenen een nieuwe "bewoonbare zone" voor dit proces rond zonachtige en kleinere sterren; het valt over het algemeen binnen de grenzen van het gebruikelijke bereik van de bewoonbare zone. Tot slot, ze merken op dat voor zeer kleine sterren (kleiner dan ongeveer de helft van de grootte van de zon) het mechanisme niet zou werken omdat exoplaneten in hun bewoonbare zone waarschijnlijk getijdengebonden zijn aan de ster en altijd hetzelfde gezicht naar de ster hebben.