I en ny Southwest Research Institute-ledd forskning föreslås
att yngre steniga exoplaneter är mer benägna att stödja tempererade,
jordliknande klimat än äldre exoplaneter. Tidigare har forskare fokuserat på planeter (oberoende av ålder) som finns inom en
stjärnas beboeliga zon, där det varken är för varmt eller för kallt för att
flytande vatten ska kunna finnas. Men även inom "Goldilocks-zonen" kan planeter utveckla klimat som är omöjliga för liv
(se på Venus ex).
Att upprätthålla tempererade klimat kräver utöver
att finnas i "Goldilocks-zonen" även att en planet är varm nog
invändigt för att driva ett kolcykelomlopp. En viktig källa för denna energi är
sönderfallet av de radioaktiva isotoperna av uran, torium och kalium. Denna värmekälla kan driva en stenig exoplanets mantelkonvektion, en långsam rörelse i regionen mellan en planets kärna och dess skorpa som väller ut som magma och lava vid ytan.
Vulkaners gasutsläpp är en primär källa till CO2 till
atmosfären vilket hjälper till att hålla en planet varm. Utan mantelavgasning
är det osannolikt att planeter stöder tempererade, beboeliga klimat som
jordens.
Vi vet att de radioaktiva elementen är nödvändiga för att reglera klimatet, men vi vet inte hur länge dessa element är igång över tid på en planet eftersom de sönderfaller över tid, säger Dr. Cayman Unterborn, huvudförfattare till en Astrophysical Journal Letters-artikel om denna forskning. Han säger även att dessa radioaktiva element inte är jämnt fördelade över hela galaxen och då planeter åldras kan dessa processer avstanna så värmen från avgasning upphör (olika planeter har skilda innehåll av de radioaktiva ämnena). Då planeter kan ha mer eller mindre av dessa element än ex jorden, ville forskarna förstå hur denna variation kan påverka hur länge steniga exoplaneter kan stödja tempererade, jordliknande klimat. (var går gränsen och tidsskillnaden mellan skilda planeter).
Med dagens teknik går det inte att mäta
sammansättningen av en exoplanets yta och än mindre dess inre. Forskare kan
dock mäta överflödet av element i en stjärna spektroskopiskt genom att studera spektroskopiskt hur ljus interagerar med elementen i en stjärnas övre lager. Med hjälp av dessa
data kan forskare dra slutsatsen om vad planeter vid en stjärna bör bestå av.
"Med hjälp av värdstjärnor för att uppskatta mängden av dessa element som finns i planeter genom Vintergatans historia, beräknade vi hur länge vi kan förvänta oss att planeter har tillräckligt med vulkanism för att stödja ett tempererat klimat innan vulkanismen avtar ", säger Unterborn. "Under de mest pessimistiska förhållandena uppskattar vi att denna kritiska ålder till cirka 2 miljarder år men under mer optimistiska förhållanden som jordens med högre massa 5-6 miljarder. För de få planeter vi har åldrar på fann vi att bara ett fåtal som var tillräckligt unga för att vi med säkerhet skulle kunna säga att de kan ha kolkretslopp just nu”.
Denna forskning kombinerade direkta och indirekta
observationsdata med dynamiska datamodeller för att förstå vilka parametrar som
mest påverkar en exoplanets förmåga att stödja ett tempererat klimat. Fler
laboratorieexperiment och beräkningsmodeller kommer att kvantifiera det
rimliga intervallet av dessa parametrar. James Webb Space Telescope kan ge mer
information när det kommer igång på allvar och får tid. Med Webbteleskopet blir det möjligt att mäta
den tredimensionella variationen av exoplanetatmosfärer. Dessa mätningar kommer
att fördjupa kunskapen om atmosfäriska processer och deras interaktioner med
planetens yta och inre vilket gör det möjligt för forskare att bättre
uppskatta om en stenig exoplanet i beboeliga zoner kan vara för gammal för att vara
jordliknande.
"Exoplaneter utan aktiv avgasning är mer benägna att vara kalla så kallade snöbollsplaneter", säger Unterborn. "Även om vi inte kan säga att planeter inte avgasar idag, kan vi säga att de skulle kräva speciella förhållanden för att göra det, till exempel att ha tidvattenuppvärmning eller genomgå plattektonik.
Detta inkluderar de
högprofilerade steniga exoplaneterna som upptäckts i stjärnsystemet TRAPPIST-1.
Oavsett kan yngre planeter med tempererat klimat vara de bästa platserna att
leta efter andra jordar på.
Bild på Trappist solsystemet med dess planeter som
nämns här men som även nämndes i inlägget av den 7 maj. Bild vikipedia
TRAPPIST-1-systemet jämfört med solsystemet; banorna för dess sju planeter
skulle lätt passa in i Merkurius bana
