april 14, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Forskere mener at en planet mistet sin opprinnelige atmosfære og bygget en ny

Forskere mener at en planet mistet sin opprinnelige atmosfære og bygget en ny

Forstørre / En kunstners forestilling om den jordstore planeten og atmosfæren.

Atmosfæren som de fleste planeter begynner med er ofte ikke den samme som de ender med. Det meste av gassen som er tilstede i dannelsen av et solsystem, vil være hydrogen og helium. Men en titt på de steinete planetene i vårt solsystem viser tre veldig forskjellige atmosfærer (og en veldig tøff), med hydrogen og helium som relativt små komponenter. Og når vi får muligheten til å observere atmosfærene til exoplaneter, bør vi ha et bredere perspektiv på alle måtene atmosfærene kan endre seg når planetene blir eldre.

Denne uken rapporterte et internasjonalt astronometeam å finne en atmosfære på en planet der det ikke forventes å eksistere. Og astronomer antyder at det faktisk er den andre atmosfæren på planeten, generert av vulkansk aktivitet etter at den første fordampet tidlig i planetens historie.

Imaging atmosfærer

Generelt har vi foreløpig ikke teknologien til å avbilde eksoplaneter med mindre de er veldig store, veldig unge og i betydelig avstand fra stjernen de kretser rundt. Imidlertid kan vi fremdeles få en ide om hva som er i atmosfæren. For å gjøre det, må vi observere en planet som går gjennom synslinjen mellom jorden og dens stjerne. Under en transitt vil en liten prosentandel av stjernens lys reise gjennom planetens atmosfære på vei til jorden og samhandle med molekylene som er tilstede der.

Disse molekylene etterlater en signatur i spekteret av lys som når jorden. Det er en ekstremt svak signatur, ettersom det meste av stjernens lys ikke en gang ser atmosfæren. Men ved å kombinere data fra flere dager med observasjon, er det mulig å få denne signaturen til å skille seg ut fra støyen.

READ  Slik ser du den sjeldne sammenhengen mellom Jupiter, Merkur og Saturn på himmelen i kveld.

Det er det forskere har gjort med GJ 1132 b, en eksoplanet som kretser rundt en liten stjerne rundt 40 lysår fra jorden. Planeten er omtrent på størrelse med jorden og omtrent 1,5 ganger dens masse. Den kretser også veldig nær vertsstjernen, og fullfører en full bane på bare 1,6 dager. Det er nært nok til å garantere at til tross for den lille, svake stjernen, er GJ 1132 b ekstremt varm.

Faktisk er det så nært og varmt at forskere anslår at det for tiden mister omtrent 10 000 kilo atmosfære per sekund. Ettersom vertsstjernen ble forventet å være lysere tidlig i historien, anslår forskerne at GJ 1132 b ville ha mistet en atmosfære av rimelig størrelse i de første 100 millioner årene av sin eksistens. Faktisk, i løpet av planetens liv, anslår forskerne at den kunne ha mistet en atmosfære som veier omtrent fem ganger planetens nåværende masse – den typen ting som kan sees hvis den gjenværende planeten var kjernen til en mini. -Neptun . .

(Det er noen usikkerheter i disse figurene, basert på hvor ofte stjernen din sender ut høyenergipartikler og styrken til planetens magnetfelt. Men de er ikke store nok til å holde en atmosfære på plass for den 5 milliarder komplette planeten. År. av historien.)

Derfor var forskerne sannsynligvis overrasket over å finne at planeten ser ut til å ha en atmosfære basert på Hubble-dataene.

Hvordan kom det hit?

En mulig forklaring på dette er at planeten dannet seg i en kjøligere avstand fra stjernen og deretter vandret innover. Men det vil bety at vi har fanget GJ 1132 b i et relativt smalt tidsvindu: mellom når den kommer nær stjernen til å miste atmosfæren, men før all den atmosfæren har varmet opp i verdensrommet. Det er mer sannsynlig at planeten har dannet seg i nærheten av der den er og generert en andre atmosfære etter at den første var tapt.

READ  Bridenstine slutter seg til Private Equity Firm

Heldigvis kan dataene som leveres av Hubble gi noen anelse om hva som er i atmosfæren. Signaturen som er igjen i stjernelys av molekyler i atmosfæren, gir noen indikasjoner på hva de kan være. Disse indikasjonene er kompliserte, siden det er mange molekyler som har signaturer som delvis overlapper i noen områder av spekteret, men ikke i andre, og som genererer flere komplikasjoner. Men det er mulig å observere signalet fra planetens atmosfære og identifisere kombinasjoner av molekyler som er kompatible med dette signalet.

Forskerne finner ut at det sannsynligvis er noen aerosoler i atmosfæren. Og dens sammensetning ville virkelig ikke være overraskende på en annen planet: for det meste metan, etan, hydrogen og hydrogencyanid. Men husk, den eneste grunnen til at denne atmosfæren er interessant, er at planeten burde ha mistet atmosfæren tidlig i sin historie, og alt hydrogen burde ha gått med den.

Magma

Forskerteamet foreslår imidlertid en mulig løsning på dette puslespillet. I begynnelsen av planetens historie skulle den ha hatt en hydrogenrik atmosfære og en overflate som var et hav av magma. Nyere studier har antydet at en stor mengde hydrogen potensielt kan havne i magma og, når planeten avkjøles, blir fanget under skorpen.

Men potensielt ikke fanget for alltid. Astronomer antyder at planeten delvis skal være varm på grunn av de store mengdene stråling den tar opp fra den ekstremt nærliggende stjernen, men også på grunn av tidevannskreftene som stjernens tyngdekraft utøver på skorpen. Dette bør være nok til å holde skorpen tynn og fleksibel, slik at man kan få storskala vulkanisme. Så de foreslår at dagens atmosfære kan dannes og etterfylles av vulkansk aktivitet, med hydrogenrik magma som skaper sin særegne sammensetning.

READ  Remastered bilder avslører hvor langt Alan Shepard traff en golfball på månen

Åpenbart vil det ikke være den enkleste tingen å bekrefte, selv om ankomsten av James Webb Space Telescope vil åpne for nye områder av spekteret for å gi uavhengig bekreftelse av den estimerte sammensetningen av atmosfæren. Men den beste sjekken vil bare være å finne ut at denne typen sekundær atmosfære vises på andre eksoplaneter. Og med tanke på interessen for å ta bilder av atmosfærene deres, trenger vi kanskje ikke å vente lenge på det.

ArXiv. Sammendrag nummer: 2103.05657 (Om arXiv). Den vil bli publisert i The Astronomical Journal.