Voor astronomen die proberen te begrijpen welke verre planeten bewoonbare omstandigheden kunnen hebben, de rol van atmosferische waas is wazig geweest. Om het op te lossen, een team van onderzoekers heeft naar de aarde gekeken - met name de aarde tijdens het Archeïsche tijdperk, een epische periode van 1-1 / 2 miljard jaar vroeg in de geschiedenis van onze planeet.

De atmosfeer van de aarde lijkt toen heel anders te zijn geweest, waarschijnlijk met weinig beschikbare zuurstof maar veel methaan, ammoniak en andere organische chemicaliën. Geologisch bewijs suggereert dat er sporadisch nevel uit de Archeïsche atmosfeer is gekomen en verdwenen - en onderzoekers weten niet precies waarom. Het team redeneerde dat een beter begrip van nevelvorming tijdens het Archeïsche tijdperk zou kunnen helpen bij het onderzoeken van wazige aardachtige exoplaneten.

"We zeggen graag dat Archean Earth de meest buitenaardse planeet is waarvoor we geochemische gegevens hebben, " zei Giada Arney van NASA's Goddard Spaceflight Center in Greenbelt, Maryland, en een lid van het Virtual Planetary Laboratory van het NASA Astrobiology Institute, gevestigd aan de Universiteit van Washington, Seattle. Arney is de hoofdauteur van twee gerelateerde artikelen die door het team zijn gepubliceerd.

In het beste geval, nevel in de atmosfeer van een planeet kan een mengelmoes van koolstofrijke, of biologisch, moleculen die door chemische reacties kunnen worden omgezet in voorlopermoleculen voor het leven. Haze zou ook een groot deel van de schadelijke UV-straling kunnen weren die DNA kan afbreken.

In het slechtste geval, nevel kan zo dik worden dat er maar heel weinig licht doorheen komt. In deze situatie, het oppervlak kan zo koud worden dat het volledig bevriest. Als er een zeer dikke waas op de Archeïsche aarde is ontstaan, het zou een diepgaand effect kunnen hebben gehad, want toen het tijdperk ongeveer vier miljard jaar geleden begon, de zon was zwakker, misschien wel 80 procent van het licht uitstraalt dat het nu doet.

Arney en haar collega's stelden geavanceerde computermodellering samen om te kijken hoe nevel de oppervlaktetemperatuur van Archean Earth beïnvloedde en, beurtelings, hoe de temperatuur de chemie in de atmosfeer beïnvloedde.

De nieuwe modellering geeft aan dat naarmate de waas dikker werd, er zou minder zonlicht door zijn gekomen, het remmen van de soorten door zonlicht aangedreven chemische reacties die nodig zijn om meer waas te vormen. Dit zou leiden tot het stopzetten van de chemie van waasvorming, voorkomen dat de planeet een op hol geslagen ijstijd ondergaat als gevolg van een zeer dikke nevel.

Het team noemt deze zelfbeperkende waas, en hun werk is het eerste dat aantoont dat dit is wat er op Archean Earth is gebeurd - een bevinding gepubliceerd in het novembernummer van het tijdschrift Astrobiologie . De onderzoekers concludeerden dat een zelfbeperkende waas de Archean Earth met ongeveer 36 graden Fahrenheit (20 Kelvin) had kunnen afkoelen - genoeg om een ​​verschil te maken, maar niet om het oppervlak volledig te bevriezen.

"Onze modellering suggereert dat een planeet als de wazige Archeïsche aarde die rond een ster als de jonge zon draait, koud zou zijn, " zei Shawn Domagal-Goldman, een Goddard-wetenschapper en een lid van het Virtual Planetary Laboratory. "Maar we zeggen dat het koud zou zijn zoals de Yukon in de winter, niet koud zoals het hedendaagse Mars."

Zo'n planeet kan als bewoonbaar worden beschouwd, zelfs als de gemiddelde wereldtemperatuur onder het vriespunt ligt, zolang er wat vloeibaar water op het oppervlak is.

Bij latere modellering Arney en haar collega's keken naar de effecten van waas op planeten die lijken op Archeïsche aarde, maar die om verschillende soorten sterren draaien.

"De moederster bepaalt of er meer kans is op het vormen van een waas, en die waas kan meerdere gevolgen hebben voor de bewoonbaarheid van een planeet, " zei co-auteur Victoria Meadows, de hoofdonderzoeker van het Virtual Planetary Laboratory en een professor in de astronomie aan de Universiteit van Washington.

Het lijkt alsof de Archeïsche aarde een goede plek heeft bereikt waar de nevel diende als een zonnebrandcrème voor de planeet. Als de zon wat warmer was geweest, zoals het vandaag is, de modellering suggereert dat de waasdeeltjes groter zouden zijn geweest - een resultaat van temperatuurterugkoppelingen die de chemie beïnvloeden - en efficiënter zouden zijn gevormd, maar zou toch wat bescherming tegen de zon hebben geboden.

Hetzelfde gold niet in alle gevallen. De modellering toonde aan dat sommige sterren zoveel UV-straling produceren dat er geen waas kan ontstaan. Haze koelde planeten die om alle soorten sterren draaiden niet evenveel af, of, volgens de resultaten van het team. vage sterren, zoals M-dwergen, zenden het grootste deel van hun energie uit op golflengten die dwars door atmosferische waas gaan; in de simulaties, deze planeten ervaren weinig afkoeling door nevel, zodat ze profiteren van de UV-afscherming van Haze zonder een grote temperatuurdaling.

Voor de juiste soort ster, Hoewel, de aanwezigheid van waas in de atmosfeer van een planeet zou kunnen helpen die wereld te markeren als een goede kandidaat voor nader onderzoek. De simulaties van het team gaven aan dat, voor sommige instrumenten die gepland zijn voor toekomstige ruimtetelescopen, de spectrale signatuur van waas zou sterker lijken dan de signatuur van sommige atmosferische gassen, zoals methaan. Deze bevindingen zijn beschikbaar in de Astrofysisch tijdschrift vanaf 8 februari 2017.

"Haze kan erg nuttig blijken te zijn als we proberen te bepalen welke exoplaneten het meest veelbelovend zijn voor bewoonbaarheid, ' zei Arney.