En astronom vid University of Michigan och hans team föreslår ett nytt sätt i sökandet efter beboeliga planeters tillblivande och då en zon som inte tidigare beaktats: utrymmet mellan stjärnan och vad som kallas soot-line i protoplanetära skivor (den del som finns närmst stjärnan i en sådan skiva)
Planeter bildas i en skiva av damm som roterar runt
en stjärna där de ofta får ytor rika på flyktiga kolföreningar ( i den så kallade soot-line) vilket skiljer sig ganska mycket från jordens yta.
Dessa planeter blir rika på organiskt kol men även vattenfattiga,
enligt Ted Bergin, som ledde studien tillsammans med geokemister,
planetforskare, astrokemister och exoplanetexperter.
När vi söker efter jordliknande planeter är vi
intresserade inte bara av planeter som ser ut som jorden utan också av om de bildas
i processer som liknar jordens tillblivelse. Nuvarande modeller av steniga
exoplaneter är tolkade utifrån jordliknande atmosfäriska förhållanden och
sammansättning och innehåller molekyler som är väsentliga för liv bildat av
kolbaserade byggstenar och vatten. Dessa modeller fokuserar på zoner inom protoplanetära
skivor som kallas islinjer, regioner som är tillräckligt avlägsna den protoplanetära
skivans stjärna för att vatten ska bestå på planeten eller kunna bildas i större mängd. Islinjerna markerar var vatten och andra
nyckelmolekyler övergår från gas till fast fas eller flytande som vatten.
Jordliknande världar som vår planet, bildades av
fasta ämnen. Man har länge trott att jorden, som bara innehåller cirka 0,1
viktprocent vatten, måste ha bildats innanför vattenislinjen och planeter med liv måste ha bildats i just denna zon..
Men den typen av modell kan vara för begränsad, enligt
Bergin. För att utöka sökandet efter beboeliga planeter föreslår Bergin och
hans forskargrupp därför en ny modell där man tar hänsyn till soot-line, en
gräns som ligger närmre stjärnan än islinjen. Mellan denna gräns och stjärnan
sublimerar organiska föreningar i fast form till gas. I denna region skulle det
också omfatta steniga planeter som då kan få ett större innehåll av kol än jorden har vilket
väcker frågor om vad detta innebär för livets utveckling på dessa planeter.
Det lägger till en ny dimension i vårt sökande
efter planeter som kan ha liv, beskriver Bergin..
Jorden är fattig på vatten och är också kolfattig, säger Bergin. Då räknas det som volymen i sin helhet inte bara dess yta. Vid bildandet fick Jorden sannolikt endast 1 kolatom per 100 tillgängliga av det planetbildande materialet i den protoplanetära skivan. Astronomer tror att soot-line förklarar varför jorden har så lite kol.
Om
jordens byggstenar bildades inuti soot-line, sprängde temperaturen och
solstrålningen det material som skulle bilda den unga planeten och förvandlade
kolrika föreningar till gas och begränsade kol i de fasta ämnen som levereras
till den bildande jorden som bildades i islinjen.
Teamets modell teoretiserar även om bildandet av
planeter konstruerade mellan soot-line och vattenislinjerna.
En sådan värld (konstruerad
i soot-line) verkar inte finnas i vårt solsystem, men vårt solsystem är
inte representativt planetsystem runt andra stjärnor, säger Bergin. Andra
planetsystem ser helt annorlunda ut. Deras planeter finns närmare solen och är
mycket större i storlek där finns superjordar till mini-Neptunus, beskriver
han.
De är antingen stora stenar eller små gasjättar -
detta är den vanligaste typen av planetsystem. Så kanske det i andra solsystemen i Vintergatan finns varelser
som har innehåller mer kol i sitt inre än vi
har.
I sin studie modellerar teamet vad som händer då en
silikatrik värld med 0,1% till 1% kol i massa och en variabel vattenhalt bildas
i sotlinjeregionen. De fann att en sådan planet skulle utveckla en metanrik atmosfär
genom en process som kallas utgasning. Under denna omständighet producerar
organiska föreningar i en silikatrik planet en metanrik atmosfär.
Närvaron av metan ger en bördig miljö till generering
av dis genom interaktioner med fotoner. Detta är analogt med den genereringen
av dis från metan som sker i Saturnus största måne Titan.
Planeter som kommer till inom soot-line. En linje
som finns i alla nya stjärnors protoplanetära skivor, kommer att släppa ut mer
flyktigt kol från sina mantlar, enligt Bergin. Detta kan lätt leda till en naturlig
produktion av dis. Sådant dis har observerats i exoplaneters atmosfärer och har
potential att förändra kalkylen för vad vi anser vara beboeliga världar.
Resultaten från den tvärvetenskapliga forskargruppen
publicerades i Astrophysical Journal Letters.
Bild pixabay.com
