In de zoektocht naar leven buiten onze melkweg, veel wetenschappers hebben hun ogen gericht op bollen zoals de aarde:rotsachtige planeten. Dus nadat de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) afgelopen herfst een rotsachtige planeet ontdekte die iets groter was dan de aarde, een team van onderzoekers lanceerde een campagne om extra foto's te maken met de Spitzer Space Telescope, de enige telescoop die momenteel in de ruimte is die het infraroodlicht van een planeet direct kan detecteren. De telescoop produceerde beelden die kleiner waren dan 1 pixel – 1/94 inch – als een stofje waarmee voorspellingen konden worden gedaan over de bewoonbaarheid van de planeet.

Door naar verschillende banen van de planeet te kijken, konden wetenschappers de temperatuur van het oppervlak in kaart brengen en modellen van de atmosfeer maken - mogelijkheden die wetenschappers nog maar net beginnen te ontwikkelen voor rotsachtige planeten. Veel van wat onderzoekers leren over exoplaneten is gebaseerd op wat ze weten over de sterren die ze omcirkelen.

"Mensen zeggen dat we een planeet alleen zo goed kennen als de ster, omdat we in feite dingen afleiden op basis van wat we meten over de ster, " zei Laura Schäfer, een assistent-professor geologische wetenschappen aan de Stanford's School of Earth Energy &Environmental Sciences (Stanford Earth) en co-auteur van een studie die een planeet karakteriseert die werd gepubliceerd in Natuur 19 aug.

De analyses van het team laten zien dat deze planeet, LHS3844b, op 48,6 lichtjaar afstand, is veel heter dan de aarde en kan bedekt zijn met donker vulkanisch gesteente. Het draait in slechts 11 uur om een ​​ster die kleiner is dan de zon. De ster is een M-dwerg - het meest voorkomende en langlevende type ster dat daarom potentieel een hoog percentage van de planeten van de melkweg zou kunnen herbergen - en de atmosfeer van de rotsachtige planeet is de eerste die rond een M-dwerg draait die wordt gekarakteriseerd. Onderzoekers ontdekten dat de planeet weinig tot geen atmosfeer heeft, en kon dus geen leven ondersteunen - een belangrijke bevinding voor het begrijpen van atmosferen van soortgelijke rotsachtige planeten rond M-dwergen.

Stanford News Service sprak met Schaefer om meer te weten te komen over de bevindingen en wat ze betekenen.

Waarom willen wetenschappers exoplaneten verkennen?

heel breed, het is om planeetvorming beter te begrijpen. We begrijpen vrij goed de planeten in ons eigen zonnestelsel, maar dat geeft ons slechts één momentopname van hoe planeetvorming werkt. Door erop uit te gaan en planeten te vinden rond andere sterren, we hebben veel gekke nieuwe dingen ontdekt waarvan we ons niet realiseerden dat ze gebeurde toen planeten werden gevormd. Bijvoorbeeld, we hebben een klasse planeten gevonden waarvan niemand had verwacht dat ze zouden bestaan, hete Jupiters genoemd. Dit zijn eigenlijk de eerste soort exoplaneten die werden ontdekt.

Het andere belangrijke doel bij het kijken naar exoplaneten is om een ​​andere planeet zoals de aarde te vinden waar mogelijk leven op is. Ik concentreer me op de kleinere rotsachtige planeten, niet de grote gasreuzen. Het doel is om uiteindelijk een planeet te vinden in wat we de 'bewoonbare zone' noemen, ", een gebied in de orbitale ruimte waar vloeibaar water stabiel kan zijn op het oppervlak van een planeet als de aarde.

Om te bepalen of een planeet leven heeft, we moeten de atmosfeer kunnen meten en zien of het leven het heeft beïnvloed, zoals we die hier op aarde kennen, waar onze zuurstofatmosfeer wordt geproduceerd door het leven. Voordat het leven wijdverbreid was op aarde, de sfeer was heel anders. Dus we denken dat als we naar de atmosferen van planeten in de bewoonbare zone kunnen kijken en bepalen waar ze van gemaakt zijn, dan kunnen we misschien zeggen of die planeten leven hebben. Dit is een eerste babystap op weg om dat te doen.

Hoe bracht het team de temperatuur in kaart van een planeet die zo ver weg is?

Door de planeet op verschillende punten langs zijn baan te observeren, we zien verschillende fracties van de dagzijde van de planeet. Als we naar het licht van de ster kijken, we zien een grote dip als de planeet voor de ster langs beweegt, die we de transit noemen. Als het achter de ster gaat, we zien een kleinere dip die we de secundaire zonsverduistering noemen. De hoeveelheid van deze dip geeft ons een beperking op de oppervlaktetemperatuur van de planeet. We kunnen ook zoeken naar variaties in het stellaire licht die ons een temperatuurkaart geven met de dagzijde en nachtzijde.

We kunnen de baan vrij goed beperken; we weten hoe dicht het bij zijn ster is en we kennen de helderheid van de ster, dus we weten in wezen hoeveel licht de planeet van de ster ontvangt. We gebruiken modellen van de evolutie van de ster om te proberen te begrijpen hoeveel licht die planeet gedurende haar hele leven heeft ontvangen.

Wat hebben de gegevens je verteld over de atmosfeer?

Een atmosfeer kan de warmte van de ster opnemen en verplaatsen. Als de planeet geen atmosfeer heeft, dan zou je een groot contrast verwachten tussen de dagzijde en de nachtzijde. Twee kenmerken van de atmosfeer zijn een verschuiving in het hoogste temperatuurpunt en een lagere amplitude van deze handtekening, wat aangeeft dat er warmte wordt verplaatst. Bij deze specifieke planeet - een van de eerste rotsplaneten waarvan dit soort metingen konden worden gedaan - vonden we een groot temperatuurcontrast tussen de dag- en nachtzijde en geen verschuiving van dat temperatuurpunt. Dat gaf aan dat de atmosfeer heel dun moest zijn.

Mijn bijdrage was om vervolgens te bepalen of de atmosfeer stabiel was door modellen te gebruiken om te kijken hoeveel atmosfeer de planeet mogelijk zou kunnen verliezen voor een reeks parameters gedurende de levensduur van de planeet. Als de planeet begon met ongeveer dezelfde hoeveelheid gassen, zoals water en koolstofdioxide, als de aarde of zelfs meer dan dat, dan zou het ze allemaal verloren hebben in de loop van zijn leven doordat de ster de atmosfeer opwarmt en ervoor zorgt dat deze ontsnapt - dat is een mechanisme voor het ontsnappen aan de atmosfeer. We keken naar een ander model dat de onderkant van de atmosfeer die de planeet zou kunnen hebben, inperkte en stelden vast dat deze dunne atmosferen niet stabiel zijn op deze planeet.

Waarom richt je je onderzoek op atmosferische ontsnappingsmodellen?

Ik begon een aantal jaren geleden te werken aan het begrijpen van vroege planetaire atmosferen, voordat ik zelfs maar aan de middelbare school begon. Naar mij, het is een van de meest interessante problemen omdat het de vroege staat van de planeet is die echt lijkt te bepalen hoe deze zich tijdens zijn leven ontwikkelt. Dat is heel belangrijk voor de aarde, omdat we niet veel weten over de vroege geschiedenis in de eerste half miljard jaar - maar dat is de periode waarin het leven begon. Dus mijn perspectief is dat je bij het begin moet beginnen. En dat betekent eigenlijk beginnen voordat de planeet zich vormt en proberen alle processen te begrijpen die nodig zijn om de planeet te maken en wat de beginvoorwaarden bepaalt waaruit deze uiteindelijk evolueert. Door naar deze hete, rotsachtige exoplaneten, we kunnen ons begrip van deze processen testen.