deze afbeelding toont NASA ‘ s Cassini-ruimtevaartuig dat door pluimen vliegt op Enceladus in oktober 2015. Credit: NASA / JPL-Caltech
enkele jaren geleden begon planetair wetenschapper Lynnae Quick zich af te vragen of een van de meer dan 4.000 bekende exoplaneten, of planeten buiten ons zonnestelsel, zou kunnen lijken op sommige van de waterige manen rond Jupiter en Saturnus., Hoewel sommige manen geen atmosferen hebben en bedekt zijn met ijs, behoren ze nog steeds tot de topdoelen in NASA ‘ s zoektocht naar leven buiten de aarde. Saturnus ‘maan Enceladus en Jupiter’ s maan Europa, die wetenschappers classificeren als” oceaanwerelden, ” zijn goede voorbeelden.”pluimen van water barsten uit van Europa en Enceladus, dus we kunnen zien dat deze lichamen ondergrondse oceanen hebben onder hun ijskappen, en ze hebben energie die de pluimen drijft, wat twee vereisten zijn voor leven zoals wij dat kennen,” zegt Quick, een planetaire wetenschapper van NASA die gespecialiseerd is in vulkanisme en oceaanwerelden., “Dus als we denken over deze plaatsen als mogelijk bewoonbaar, misschien grotere versies van hen in andere planetaire systemen zijn ook bewoonbaar.”
Quick, van NASA ‘ s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, besloot te onderzoeken of — hypothetisch — er planeten zijn die lijken op Europa en Enceladus in de Melkweg. En zouden zij ook geologisch actief genoeg kunnen zijn om pluimen door hun oppervlakken te schieten die op een dag door telescopen kunnen worden gedetecteerd.,door een wiskundige analyse van enkele tientallen exoplaneten, waaronder planeten in het nabijgelegen TRAPPIST-1-systeem, leerden Quick en haar collega ‘ s iets belangrijks: meer dan een kwart van de exoplaneten die ze bestudeerden, zouden oceaanwerelden kunnen zijn, met een meerderheid mogelijk oceanen onder lagen oppervlakteijs, vergelijkbaar met Europa en Enceladus. Bovendien kunnen veel van deze planeten meer energie vrijgeven dan Europa en Enceladus.,
Venus heeft mogelijk ooit vloeibare water oceanen en actieve vulkanen gehad, een omgeving die gastvrij is voor leven. Maar na verloop van tijd werd de planeet zo heet dat de oceanen wegkooiden. Geleidelijk creëerden vulkanische gassen een superdikke atmosfeer op Venus, met wolken van zwavelzuur., Credit: Michael Lentz & Mike Mirandi/NASA ‘ s Goddard Space Flight Center
de Wetenschappers op een dag kunnen testen Snel de voorspellingen door het meten van de warmte-uitstraling van een exoplaneet of door het detecteren van vulkanische of cryovolcanic (vloeistof of damp in plaats van gesmolten gesteente) uitbarstingen in de golflengte van het uitgestraalde licht door moleculen in de atmosfeer. Op dit moment kunnen wetenschappers veel exoplaneten niet in detail zien. Helaas, ze zijn te ver weg en te overstemd door het licht van hun sterren., Maar door te kijken naar de enige beschikbare informatie — exoplaneten maten, massa ’s en afstanden van hun sterren — kunnen wetenschappers als Quick en haar collega’ s wiskundige modellen en ons begrip van het zonnestelsel gebruiken om te proberen de omstandigheden voor te stellen die exoplaneten kunnen vormen tot leefbare werelden of niet.,
hoewel de veronderstellingen die in deze wiskundige modellen gaan, goed onderbouwde gissingen zijn, kunnen ze wetenschappers helpen om de lijst van veelbelovende exoplaneten te verkleinen om te zoeken naar omstandigheden die gunstig zijn voor het leven, zodat NASA ‘ s aankomende James Webb ruimtetelescoop of andere ruimtemissies kunnen volgen.”Future missions to look for signs of life beyond the solar system are focused on planets like ours that have a global biosfeer that’ s so abundant it ‘ s changing the chemistry of the whole atmosphere,” says Aki Roberge, a NASA Goddard astrophysicist who collaborated with Quick on this analysis., “Maar in het zonnestelsel hebben ijzige manen met oceanen, die ver van de hitte van de zon zijn, nog steeds aangetoond dat ze de kenmerken hebben die we denken dat nodig is voor het leven.”
Deze geanimeerde grafiek toont niveaus van voorspelde geologische activiteit onder exoplaneten, met en zonder oceanen, vergeleken met bekende geologische activiteit onder lichamen in het zonnestelsel, met en zonder oceanen., Credit: Lynnae Quick & James Tralie/NASA ’s Goddard Space Flight Center
om te zoeken naar mogelijke oceaanwerelden selecteerde Quick’ s team 53 exoplaneten met een grootte die het meest lijkt op de aarde, hoewel ze tot acht keer meer massa konden hebben. Wetenschappers gaan ervan uit dat planeten van deze grootte meer vast dan gasvormig zijn en dus eerder vloeibaar water op of onder hun oppervlak dragen., Sinds Quick en haar collega ‘ s in 2017 met hun studie begonnen, zijn er minstens 30 planeten meer ontdekt die aan deze parameters voldoen, maar ze zijn niet opgenomen in de analyse, die op 18 juni 2020 werd gepubliceerd in het tijdschrift Publications van de Astronomical Society of the Pacific.met hun planeten ter grootte van de aarde geïdentificeerd, zochten Quick en haar team om te bepalen hoeveel energie elk zou kunnen genereren en vrijgeven als warmte. Het team beschouwde twee primaire bronnen van warmte., De eerste, radiogene warmte, wordt gedurende miljarden jaren gegenereerd door het langzame verval van radioactieve materialen in de mantel en de korst van een planeet. Die snelheid van verval hangt af van de leeftijd van een planeet en de massa van zijn mantel. Andere wetenschappers hadden deze relaties al vastgesteld voor planeten ter grootte van de aarde. Dus, Quick en haar team paste de vervalsnelheid toe op hun lijst van 53 planeten, ervan uitgaande dat elke planeet dezelfde leeftijd heeft als zijn ster en dat zijn mantel dezelfde proportie van het volume van de planeet inneemt als de aardmantel.,
vervolgens berekenden de onderzoekers de warmte die door iets anders wordt geproduceerd: getijdekracht, energie die wordt opgewekt door het trekken van de zwaartekracht wanneer een object om een ander object draait. Planeten in uitgestrekte, of elliptische, banen verschuiven de afstand tussen hen en hun sterren als ze hen cirkelen. Dit leidt tot veranderingen in de zwaartekracht tussen de twee objecten en zorgt ervoor dat de planeet zich uitstrekt, waardoor warmte wordt gegenereerd. Uiteindelijk gaat de warmte door het oppervlak naar de ruimte.
Eén exitroute voor de warmte is via vulkanen of cryovulkanen., Een andere route is door tektoniek, een geologisch proces dat verantwoordelijk is voor de beweging van de buitenste rotsachtige of ijzige laag van een planeet of maan. Hoe de warmte ook wordt afgevoerd, weten hoeveel een planeet eruit duwt is belangrijk omdat het bewoonbaarheid kan maken of breken.”Forecasting Rates of Volcanic Activity on Terrestrial Exoplanets and Implications for Cryovolcanic Activity on Exoplanets” by Lynnae C. Quick, Aki Roberge, Amy Barr Mlinar and Matthew M. Hedman, 18 June 2020, Publications of the Astronomical Society of the Pacific.DOI: 10.,1088/1538-3873 / ab9504
“a radiogenic heating evolution model for cosmochemically Earth-like exoplanets” by Elizabeth A. Frank, Bradley S. Meyer and Stephen J. Mojzsis, Icarus.DOI: 10.1016/j.icarus.2014.08.031