science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Aanwezigheid van stof in de lucht kan duiden op een verhoogde bewoonbaarheid van verre planeten

Een visualisatie van drie computersimulaties van terrestrische exoplaneten, met winden (pijlen) en stof in de lucht (kleurenschaal), met een M-dwerggastster op de achtergrond. Gemaakt door Denis Sergeev, STFC gefinancierd postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Exeter. Krediet:Denis Sergeev/ Universiteit van Exeter

Wetenschappers hebben ons begrip van potentieel bewoonbare planeten die in een baan om verre sterren draaien, uitgebreid door een kritieke klimaatcomponent op te nemen:de aanwezigheid van stof in de lucht.

De onderzoekers suggereren dat planeten met aanzienlijk stof in de lucht - vergelijkbaar met de wereld afgebeeld in de klassieke sci-fi Dune - bewoonbaar zouden kunnen zijn over een groter bereik van afstanden van hun moederster, waardoor het venster voor planeten die in staat zijn leven in stand te houden, wordt vergroot.

Het team van de Universiteit van Exeter, het Met Office en de University of East Anglia (UEA) hebben drie primaire effecten van stof geïsoleerd.

Planeten die dicht bij sterren draaien die kleiner en koeler zijn dan de zon, zogenaamde M-dwergen, waarschijnlijk voorkomen in gesynchroniseerde rotatie-baantoestanden, resulterend in permanente dag- en nachtzijden.

De onderzoekers ontdekten dat stof aan de warmere dagzijde afkoelt, maar ook aan de nachtzijde, het effectief verbreden van de `bewoonbare zone' van de planeet, het bereik van afstanden van de ster waar oppervlaktewater zou kunnen bestaan. Detectie en karakterisering van potentieel bewoonbare verre planeten is momenteel het meest effectief voor dit soort werelden.

De resultaten, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , laten ook zien dat voor planeten in het algemeen, koeling door stof in de lucht zou een belangrijke rol kunnen spelen aan de binnenrand van deze bewoonbare zone, waar het zo heet wordt dat planeten hun oppervlaktewater kunnen verliezen en bewoonbaar worden - in een scenario waarvan wordt gedacht dat het zich op Venus heeft voorgedaan.

Terwijl water van de planeet verloren gaat en de oceanen krimpen, de hoeveelheid stof in de atmosfeer kan toenemen en, als resultaat, de planeet afkoelen. Dit proces is een zogenaamde negatieve klimaatfeedback, het uitstellen van het verlies van water op de planeet.

Cruciaal, het onderzoek suggereert ook dat er rekening moet worden gehouden met de aanwezigheid van stof bij het zoeken naar belangrijke biomarkers die wijzen op leven - zoals de aanwezigheid van methaan - omdat het hun handtekeningen kan verdoezelen zoals waargenomen door astronomen.

De experts suggereren dat deze resultaten betekenen dat exoplaneten zeer zorgvuldig moeten worden overwogen voordat ze mogelijk worden afgewezen bij het zoeken naar bewoonbare verre werelden.

Dr. Ian Boutle, hoofdauteur van de studie en gezamenlijk van het Met Office en de Universiteit van Exeter zei:"Op aarde en Mars, stofstormen hebben zowel verkoelende als opwarmende effecten op het oppervlak, waarbij het verkoelende effect meestal wint. Maar deze planeten in een 'gesynchroniseerde baan' zijn heel anders. Hier, de donkere kanten van deze planeten zijn in de eeuwige nacht, en het verwarmende effect wint, terwijl aan de dagzijde, het verkoelende effect wint. Het effect is om de extreme temperaturen te matigen, waardoor de planeet meer bewoonbaar wordt."

Het is bekend dat de aanwezigheid van mineraal stof een belangrijke rol speelt in het klimaat, zowel regionaal als op aarde en wereldwijd, zoals ervaren op Mars.

Het onderzoeksteam voerde een reeks simulaties uit van terrestrische of aardse exoplaneten, met behulp van state-of-the-art klimaatmodellen, en toonde voor het eerst aan dat natuurlijk voorkomend mineraal stof een significante invloed zal hebben op de vraag of exoplaneten leven kunnen ondersteunen.

Prof Manoj Joshi van UEA zei dat deze studie opnieuw laat zien hoe de mogelijkheid dat exoplaneten leven ondersteunen niet alleen afhangt van de stellaire straling - of de hoeveelheid lichtenergie van de dichtstbijzijnde ster - maar ook van de atmosferische samenstelling van de planeet. "Stof in de lucht is iets dat planeten bewoonbaar kan houden, maar verduistert ook ons ​​vermogen om tekenen van leven op deze planeten te vinden. Deze effecten moeten in toekomstig onderzoek worden overwogen."

Het onderzoeksproject omvatte een deel van een bachelorproject van Duncan Lyster, die op de lijst van auteurs van het papier staat. Duncan, die nu zijn eigen bedrijf runt en surfplanken maakt, voegde toe:"Het is opwindend om te zien dat de resultaten van het praktijkonderzoek in mijn laatste studiejaar vruchten afwerpen. Ik werkte aan een fascinerend simulatieproject voor de atmosfeer van exoplaneten, en had het geluk om deel uit te maken van een groep die het naar het niveau van onderzoek van wereldklasse kon brengen."

De zoektocht naar bewoonbare planeten ver buiten ons zonnestelsel is een integraal onderdeel van huidige en toekomstige ruimtemissies, velen concentreerden zich op het beantwoorden van de vraag of we alleen zijn.

Nathan Mayne, van de Universiteit van Exeter, die samen met een co-auteur aan dit project kon werken dankzij financiering van de Science and Technology Facilities Council (STFC), voegde toe:"Onderzoek zoals dit is alleen mogelijk door disciplines te kruisen en het uitstekende begrip en de ontwikkelde technieken te combineren het klimaat van onze eigen planeet, met geavanceerde astrofysica.

“Om bachelorstudenten natuurkunde hierbij te kunnen betrekken, en andere projecten, biedt ook een uitstekende gelegenheid voor degenen die bij ons studeren om direct de vaardigheden te ontwikkelen die nodig zijn in dergelijke technische en samenwerkingsprojecten."