Een atmosfeer is wat het leven op het aardoppervlak mogelijk maakt, ons klimaat reguleren en ons beschermen tegen schadelijke kosmische straling. Maar hoewel telescopen een groeiend aantal rotsplaneten hebben geteld, wetenschappers hadden gedacht dat de meeste van hun atmosferen al lang verloren waren.

Echter, een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Chicago en Stanford University suggereert een mechanisme waardoor deze planeten niet alleen een atmosfeer vol waterdamp konden ontwikkelen, maar bewaar ze voor lange tijd. Gepubliceerd op 15 maart in de Astrofysische journaalbrieven , het onderzoek verruimt ons beeld van planetaire vorming en kan helpen bij het zoeken naar bewoonbare werelden in andere sterrenstelsels.

"Ons model zegt dat deze hete, rotsachtige exoplaneten zouden op een bepaald moment een door water gedomineerde atmosfeer moeten hebben, en voor sommige planeten, het kan best lang duren, " zei Asst. Prof. Edwin Kite, een expert in hoe planetaire atmosferen in de loop van de tijd evolueren.

Naarmate telescopen steeds meer exoplaneten documenteren, wetenschappers proberen erachter te komen hoe ze eruit zouden kunnen zien. Over het algemeen, telescopen kunnen je vertellen over de fysieke grootte van een exoplaneet, de nabijheid van zijn ster en als je geluk hebt, hoeveel massa het heeft. Om veel verder te gaan, wetenschappers moeten extrapoleren op basis van wat we weten over de aarde en de andere planeten in ons eigen zonnestelsel. Maar de meest voorkomende planeten lijken niet op de planeten die we om ons heen zien.

"Wat we al wisten van de Kepler-missie is dat planeten die iets kleiner zijn dan Neptunus echt overvloedig zijn, wat een verrassing was, want er zijn er geen in ons zonnestelsel, " zei Kite. "We weten niet zeker waar ze van gemaakt zijn, maar er is sterk bewijs dat het magmaballen zijn, gehuld in een waterstofatmosfeer."

Er is ook een gezond aantal kleinere rotsachtige planeten die op elkaar lijken, maar zonder de waterstofmantels. Dus wetenschappers vermoedden dat veel planeten waarschijnlijk beginnen als die grotere planeten met een atmosfeer gemaakt van waterstof, maar verliezen hun atmosfeer wanneer de nabije ster ontbrandt en de waterstof wegblaast.

Maar er moeten nog veel details worden ingevuld in die modellen. Kite en co-auteur Laura Schaefer van Stanford University begonnen enkele van de mogelijke gevolgen te onderzoeken van het hebben van een planeet bedekt met oceanen van gesmolten gesteente.

"Vloeibaar magma is eigenlijk vrij vloeibaar, " zei Kite, dus het draait ook krachtig om, net zoals oceanen op aarde dat doen. Er is een goede kans dat deze magma-oceanen waterstof uit de atmosfeer zuigen en reageren om water te vormen. Een deel van dat water ontsnapt naar de atmosfeer, maar er wordt nog veel meer in het magma geslurpt.

Vervolgens, nadat de nabije ster de waterstofatmosfeer heeft verwijderd, het water wordt in plaats daarvan in de vorm van waterdamp de atmosfeer in getrokken. Eventueel, de planeet blijft achter met een door water gedomineerde atmosfeer.

Dit stadium kan op sommige planeten miljarden jaren aanhouden, zei Kite.

Er zijn verschillende manieren om deze hypothese te testen. De James Webb-ruimtetelescoop, de krachtige opvolger van de Hubble-telescoop, staat gepland voor later dit jaar; het zal metingen kunnen doen van de samenstelling van de atmosfeer van een exoplaneet. Als het planeten detecteert met water in hun atmosfeer, dat zou een signaal zijn.

Een andere manier om te testen is om te zoeken naar indirecte tekenen van atmosferen. De meeste van deze planeten zijn getijde vergrendeld; in tegenstelling tot de aarde, ze draaien niet als ze rond hun zon bewegen, dus de ene kant is altijd warm en de andere kant koud.

Een paar UChicago-alumni hebben een manier gesuggereerd om dit fenomeen te gebruiken om een ​​atmosfeer te controleren. Wetenschappers Laura Kreidberg, Ph.D.'16, en Daniël Kol, Ph.D.'16 - nu aan het Max Planck Institute for Astronomy en MIT, respectievelijk - wees erop dat een atmosfeer de temperatuur voor de planeet zou matigen, dus er zou geen scherp verschil zijn tussen de dagzijde en de nachtzijde. Als een telescoop kan meten hoe sterk de dagzijde gloeit, het zou moeten kunnen zien of er een atmosfeer is die warmte herverdeelt.