science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Vulkanen kunnen de nachtelijke hemel van deze exoplaneet verlichten

De illustratie van deze kunstenaar geeft de mogelijke innerlijke dynamiek weer van de superaardse exoplaneet LHS 3844b. De interne eigenschappen van de planeet en de sterke stellaire straling kunnen leiden tot een hemisferisch tektonische regime. Krediet:© Universität Bern / Universiteit van Bern, Thibaut Roger

Tot nu, onderzoekers hebben geen bewijs gevonden voor wereldwijde tektonische activiteit op planeten buiten ons zonnestelsel. Onder leiding van de Universiteit van Bern en het National Center of Competence in Research NCCR PlanetS, wetenschappers hebben nu ontdekt dat het materiaal in planeet LHS 3844b van het ene halfrond naar het andere stroomt en verantwoordelijk kan zijn voor talloze vulkaanuitbarstingen aan de ene kant van de planeet.

Op aarde, platentektoniek is niet alleen verantwoordelijk voor de opkomst van bergen en aardbevingen. Het is ook een essentieel onderdeel van de cyclus die materiaal van het binnenste van de planeet naar het oppervlak en de atmosfeer brengt, en transporteert het dan terug onder de aardkorst. Tektoniek heeft dus een vitale invloed op de omstandigheden die de aarde uiteindelijk bewoonbaar maken.

Tot nu, onderzoekers hebben geen bewijs gevonden voor wereldwijde tektonische activiteit op planeten buiten ons zonnestelsel. Een team van onderzoekers onder leiding van Tobias Meier van het Center for Space and Habitability (CSH) aan de Universiteit van Bern en met de deelname van ETH Zürich, de Universiteit van Oxford en het National Center of Competence in Research NCCR PlanetS hebben nu bewijs gevonden van de stromingspatronen in een planeet, op 45 lichtjaar van de aarde:LHS 3844b. Hun resultaten werden gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven .

Een extreem contrast en geen sfeer

"Het is erg moeilijk om tekenen van tektonische activiteit waar te nemen, omdat ze meestal verborgen zijn onder een atmosfeer, " legt Meier uit. Echter, recente resultaten suggereerden dat LHS 3844b waarschijnlijk geen atmosfeer heeft. Iets groter dan de aarde en waarschijnlijk ook rotsachtig, het draait zo dicht rond zijn ster dat de ene kant van de planeet constant daglicht heeft en de andere kant permanent nacht - net zoals dezelfde kant van de maan altijd naar de aarde is gericht. Zonder atmosfeer die het afschermt van de intense straling, het oppervlak wordt bloedheet:het kan aan de dagzijde oplopen tot 800°C. De nachtzijde, anderzijds, vriest. De temperaturen kunnen daar dalen tot onder de min 250°C. "We dachten dat dit ernstige temperatuurcontrast de materiaalstroom in het binnenste van de planeet zou kunnen beïnvloeden, ’ herinnert Meijer zich.

Om hun theorie te testen, het team voerde computersimulaties uit met verschillende sterktes van materiaal en interne verwarmingsbronnen, zoals warmte uit de kern van de planeet en het verval van radioactieve elementen. De simulaties omvatten het grote temperatuurcontrast op het oppervlak dat door de gastster werd opgelegd.

Stroom binnen de planeet van het ene halfrond naar het andere

"De meeste simulaties toonden aan dat er alleen opwaartse stroming was aan de ene kant van de planeet en neerwaartse stroming aan de andere kant. Materiaal stroomde daarom van het ene halfrond naar het andere, " meldt Meier. Verrassend genoeg de richting was niet altijd hetzelfde. "Op basis van wat we van de aarde gewend zijn, je zou verwachten dat het materiaal aan de warme dagzijde lichter is en dus naar boven vloeit en vice versa, " legt co-auteur Dan Bower van de Universiteit van Bern en de NCCR PlanetS uit. Toch, sommige simulaties van de teams toonden ook de tegenovergestelde stroomrichting. "Dit aanvankelijk contra-intuïtieve resultaat is te wijten aan de verandering in viscositeit met temperatuur:koud materiaal is stijver en wil daarom niet buigen, breken of onderdompelen in het interieur. Warm materiaal, echter, is minder stroperig - dus zelfs vast gesteente wordt mobieler bij verhitting - en kan gemakkelijk naar het binnenste van de planeet stromen, ' legt Bower uit. Hoe dan ook, deze resultaten laten zien hoe een planetair oppervlak en interieur materiaal kunnen uitwisselen onder omstandigheden die heel anders zijn dan die op aarde.

Een vulkanisch halfrond

Zo'n materiaalstroom kan bizarre gevolgen hebben. "Aan welke kant van de planeet het materiaal naar boven stroomt, men zou aan die kant een grote hoeveelheid vulkanisme verwachten, Bower wijst erop. Hij vervolgt:"vergelijkbare diepe opwellende stromen op aarde zorgen voor vulkanische activiteit op Hawaï en IJsland." Je zou je daarom een ​​halfrond kunnen voorstellen met ontelbare vulkanen - een vulkanisch halfrond om zo te zeggen - en een met bijna geen.

"Onze simulaties laten zien hoe dergelijke patronen zich kunnen manifesteren, maar het zou meer gedetailleerde observaties vereisen om te verifiëren. Bijvoorbeeld, met een kaart met een hogere resolutie van de oppervlaktetemperatuur die zou kunnen wijzen op een verhoogde uitgassing door vulkanisme, of detectie van vulkanische gassen. Dit is iets waarvan we hopen dat toekomstig onderzoek ons ​​zal helpen begrijpen, ’ besluit Meijer.