Rond een rode dwergster op 41 lichtjaar afstand draait een aardachtige, rotsachtige exoplaneet genaamd GJ 1132 b. In sommige opzichten, GJ 1132 b heeft intrigerende parallellen met de aarde, maar op andere manieren is het heel anders. Een van de verschillen is dat het smoggy is, wazige atmosfeer bevat een giftige mix van waterstof, methaan en waterstofcyanide. Wetenschappers die NASA's Hubble-ruimtetelescoop gebruiken, hebben bewijs gevonden dat dit niet de oorspronkelijke atmosfeer van de planeet is, en dat de eerste werd weggeblazen door zinderende straling van de nabije moederster van GJ 1132 b. Men denkt dat de zogenaamde "secundaire atmosfeer" wordt gevormd als gesmolten lava onder het oppervlak van de planeet voortdurend omhoog sijpelt door vulkanische spleten. Gassen die door deze scheuren sijpelen lijken constant de atmosfeer aan te vullen, die anders ook door de ster zou worden weggenomen. Dit is de eerste keer dat een secundaire atmosfeer is gedetecteerd op een wereld buiten ons zonnestelsel.

Wetenschappers die NASA's Hubble-ruimtetelescoop gebruiken, hebben bewijs gevonden dat een planeet die om een ​​verre ster draait misschien zijn atmosfeer heeft verloren, maar een tweede heeft gekregen door vulkanische activiteit.

De planeet, GJ1132b, wordt verondersteld te zijn begonnen als een gasachtige wereld met een dikke waterstofdeken van atmosfeer. Beginnend met meerdere keren de diameter van de aarde, deze zogenaamde "sub-Neptunus" wordt verondersteld snel zijn oorspronkelijke waterstof- en heliumatmosfeer te hebben verloren als gevolg van de intense straling van de hete, jonge ster draait het rond. In een korte tijd, zo'n planeet zou worden uitgekleed tot een kale kern ter grootte van de aarde. Toen werd het interessant.

Tot verbazing van astronomen Hubble observeerde een atmosfeer die, volgens hun theorie, is een "secundaire atmosfeer" die nu aanwezig is. Gebaseerd op een combinatie van direct observationeel bewijs en gevolgtrekking door computermodellering, het team meldt dat de atmosfeer bestaat uit moleculaire waterstof, waterstofcyanide, methaan en bevat ook een aerosolnevel. Modellering suggereert dat de aerosolnevel is gebaseerd op fotochemisch geproduceerde koolwaterstoffen, vergelijkbaar met smog op aarde.

Wetenschappers interpreteren de huidige atmosferische waterstof in GJ 1132 b als waterstof uit de oorspronkelijke atmosfeer die werd geabsorbeerd in de gesmolten magmamantel van de planeet en nu langzaam wordt vrijgegeven door vulkanische processen om een ​​nieuwe atmosfeer te vormen. De atmosfeer die we vandaag zien, wordt verondersteld voortdurend te worden aangevuld om de waterstof die naar de ruimte ontsnapt in evenwicht te brengen.

"Het is superspannend omdat we geloven dat de atmosfeer die we nu zien is geregenereerd, dus het kan een secundaire atmosfeer zijn, "Zei co-auteur van het onderzoek Raissa Estrela van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Zuid-Californië. "We dachten eerst dat deze sterk bestraalde planeten behoorlijk saai zouden kunnen zijn omdat we geloofden dat ze hun atmosfeer verloren. Maar we keken samen met Hubble naar bestaande waarnemingen van deze planeet en zeiden:'Oh nee, er is een sfeer daar.'"

De bevindingen kunnen gevolgen hebben voor andere exoplaneten, planeten buiten ons zonnestelsel.

"Hoeveel aardse planeten beginnen niet als aardse? Sommige kunnen beginnen als sub-Neptunus, en ze worden aardse wezens door een mechanisme dat de oeratmosfeer door foto verdampt. Dit proces werkt vroeg in het leven van een planeet, als de ster heter is, "Zei hoofdauteur Mark Swain van JPL. "Dan koelt de ster af en blijft de planeet daar gewoon staan. Dus je hebt een mechanisme waarmee je in de eerste 100 miljoen jaar uit de atmosfeer kunt koken, en dan komen de zaken tot rust. En als je de atmosfeer kunt regenereren, misschien kun je het houden."

In sommige opzichten GJ 1132 b, op ongeveer 41 lichtjaar van de aarde, heeft verleidelijke parallellen met de aarde, maar in sommige opzichten is het heel anders. Beide hebben vergelijkbare dichtheden, vergelijkbare maten, en vergelijkbare leeftijden, ongeveer 4,5 miljard jaar oud zijn. Beide begonnen met een door waterstof gedomineerde atmosfeer, en beide waren heet voordat ze afkoelden. Het werk van het team suggereert zelfs dat GJ 1132 b en de aarde een vergelijkbare atmosferische druk aan het oppervlak hebben.

Maar de planeten hebben een totaal verschillende formatiegeschiedenis. De aarde wordt niet beschouwd als de overlevende kern van een sub-Neptunus. En de aarde draait op een comfortabele afstand van onze zon. GJ 1132 b staat zo dicht bij zijn rode dwergster dat hij elke anderhalve dag een baan rond zijn moederster voltooit. Deze extreem korte afstand houdt GJ 1132 b netjes op slot, altijd hetzelfde gezicht naar zijn ster laten zien - net zoals onze maan één halfrond permanent naar de aarde gericht houdt.

"De vraag is, wat houdt de mantel warm genoeg om vloeibaar te blijven en vulkanisme aan te wakkeren?" vroeg Swain. "Dit systeem is speciaal omdat het de mogelijkheid heeft voor heel wat getijdenverwarming."

Getijdenverwarming is een fenomeen dat optreedt door wrijving, wanneer energie van de baan en rotatie van een planeet wordt verspreid als warmte in de planeet. GJ 1132 b bevindt zich in een elliptische baan, en de getijdenkrachten die erop inwerken zijn het sterkst wanneer ze het dichtst bij of het verst verwijderd zijn van zijn moederster. Ten minste één andere planeet in het systeem van de gastster trekt ook door de zwaartekracht aan de planeet.

De gevolgen zijn dat de planeet wordt samengedrukt of uitgerekt door dit zwaartekracht "pompen". Die getijdenverwarming houdt de mantel lang vloeibaar. Een nabijgelegen voorbeeld in ons eigen zonnestelsel is Jupiters maan Io, die continue vulkanische activiteit heeft als gevolg van een getij-touwtrekwedstrijd van Jupiter en de naburige Joviaanse manen.

Gezien het warme interieur van de GJ 1132 b, het team gelooft dat de planeet koeler is, de bovenliggende korst is extreem dun, misschien maar honderden meters dik. Dat is veel te zwak om iets te ondersteunen dat lijkt op vulkanische bergen. Het vlakke terrein kan ook worden gebarsten als een eierschaal als gevolg van getijbuigingen. Door dergelijke scheuren kunnen waterstof en andere gassen vrijkomen.

NASA's aankomende James Webb Space Telescope heeft de mogelijkheid om deze exoplaneet te observeren. Webb's infraroodvisie kan wetenschappers in staat stellen om naar het oppervlak van de planeet te kijken. "Als er magmapoelen of vulkanisme aan de gang zijn, die gebieden zullen heter zijn, ", legt Swain uit. "Dat zal meer uitstoot genereren, en dus zullen ze potentieel kijken naar de daadwerkelijke geologische activiteit - wat opwindend is!"

De bevindingen van het team zullen worden gepubliceerd in een komende uitgave van: Het astronomische tijdschrift .