denna illustration visar NASA: s Cassini rymdfarkoster som flyger genom plumes på Enceladus i oktober 2015. Credit: NASA/JPL-Caltech
för flera år sedan började Planetforskaren Lynnae Quick undra om någon av de mer än 4000 kända exoplaneter, eller planeter bortom vårt solsystem, kan likna några av de vattna månarna runt Jupiter och Saturnus., Även om vissa av dessa månar inte har atmosfärer och är täckta av IS, är de fortfarande bland de bästa målen i NASA: s sökning efter livet bortom jorden. Saturnus måne Enceladus och Jupiters måne Europa, vilka forskare klassificerar som” ocean worlds”, är bra exempel.
”Plumes of water erupt from Europa and Enceladus, så vi kan säga att dessa kroppar har underjordiska oceaner under sina isskal, och de har energi som driver plumes, som är två krav för livet som vi känner till det”, säger Quick, en NASA planetarisk forskare som specialiserat sig på vulkanism och Ocean världar., ”Så om vi tänker på dessa platser som möjligen beboeliga, kanske större versioner av dem i andra planetsystem är beboeliga också.”
Sammanfattning av NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, bestämde sig för att undersöka om det — rent hypotetiskt — det finns planeter som liknar Europa och Enceladus i Vintergatan. Och kan de också vara geologiskt aktiva nog att skjuta plymer genom sina ytor som en dag kan upptäckas av teleskop.,
genom en matematisk analys av flera dussin exoplaneter, inklusive planeter i det närliggande TRAPPIST-1-systemet, lärde sig Quick och hennes kollegor något viktigt: mer än en fjärdedel av de exoplaneter de studerade kan vara havsvärldar, med en majoritet som eventuellt hyser oceaner under lager av ytis, som liknar Europa och Enceladus. Dessutom kan många av dessa planeter släppa ut mer energi än Europa och Enceladus.,
Venus kan en gång ha haft flytande vatten oceaner och aktiva vulkaner, en inställning som är gästvänlig för livet. Men med tiden blev planeten så varm att oceanerna kokade bort. Gradvis skapade vulkaniska gaser en super tjock atmosfär på Venus, med moln av svavelsyra., Kredit: Michael Lentz & Mike Mirandi/NASA: s Goddard Space Flight Center
Forskare kan en dag kunna testa att Quick förutsägelser genom att mäta den värme som avges från en exoplanet eller genom att upptäcka vulkaniska eller cryovolcanic (vätska eller ånga i stället för smält sten) utbrott i våglängder av ljus som avges av molekyler i jordens atmosfär. För närvarande kan forskare inte se många exoplaneter i någon detalj. Ack, de är för långt borta och alltför drunknade ut av ljuset av sina stjärnor., Men genom att överväga den enda tillgängliga informationen — exoplanet storlekar, Massor och avstånd från sina stjärnor — forskare som Quick och hennes kollegor kan utnyttja matematiska modeller och vår förståelse av solsystemet för att försöka föreställa sig de förhållanden som kan forma exoplaneter till levande världar eller inte.,
medan de antaganden som går in i dessa matematiska modeller är utbildade gissningar kan de hjälpa forskare att begränsa listan över lovande exoplaneter för att söka efter förhållanden som är gynnsamma för livet så att NASAs kommande James Webb Space Telescope eller andra rymduppdrag kan följa upp.
”framtida uppdrag att leta efter tecken på liv bortom solsystemet är inriktade på planeter som våra som har en global biosfär som är så riklig att den förändrar hela atmosfärens kemi”, säger Aki Roberge, en NASA Goddard astrofysiker som samarbetade med Quick på denna analys., ”Men i solsystemet, isiga månar med hav, som är långt ifrån solens värme, har fortfarande visat att de har de funktioner vi tror krävs för livet.”
den här animerade grafen visar nivåer av förväntad geologisk aktivitet bland exoplaneter, med och utan hav, jämfört med känd geologisk aktivitet bland solsystemkroppar, med och utan hav., Kredit: Lynnae Snabba & James Tralie/NASA: s Goddard Space Flight Center
för Att leta efter möjliga ocean världar, Snabb team valda 53 exoplaneter med storlekar som mest liknar Jorden, trots att de kan ha upp till åtta gånger mer massa. Forskare antar att planeter av denna storlek är mer fasta än gasformiga och därmed mer benägna att stödja flytande vatten på eller under deras ytor., Minst 30 planeter som passar dessa parametrar har upptäckts sedan Quick och hennes kollegor började sin studie 2017, men de ingick inte i analysen, som publicerades den 18 juni 2020 i tidskriften Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
med sina planeter i Jordstorlek identifierade, Quick och hennes team försökte bestämma hur mycket energi var och en kunde generera och släppa som värme. Laget ansåg två primära värmekällor., Den första, radiogena värmen, genereras över miljarder år av det långsamma sönderfallet av radioaktiva material i en Planets mantel och skorpa. Denna hastighet av förfall beror på en planetens ålder och massan av dess mantel. Andra forskare hade redan bestämt dessa relationer för planeter i Jordstorlek. Så, Quick och hennes team tillämpade sönderfallsfrekvensen på sin lista över 53 planeter, förutsatt att var och en är samma ålder som sin stjärna och att dess mantel tar upp samma andel av planetens volym som jordens mantel gör.,
därefter beräknade forskarna värme som produceras av något annat: tidvattenkraft, vilket är energi som genereras från gravitationsdragningen när ett objekt kretsar en annan. Planeter i utsträckta, eller elliptiska, banor flytta avståndet mellan sig själva och sina stjärnor när de cirklar dem. Detta leder till förändringar i gravitationskraften mellan de två föremålen och får planeten att sträcka sig och därigenom generera värme. Så småningom försvinner värmen till rymden genom ytan.
en utgångsväg för värmen är genom vulkaner eller kryovolkaner., En annan väg är genom tektonik, som är en geologisk process som är ansvarig för rörelsen av det yttersta steniga eller isiga skiktet på en planet eller måne. Oavsett hur värmen släpps ut, att veta hur mycket av det en planet skjuter ut är viktigt eftersom det kan göra eller bryta habitability.
”Prognoser Priser av Vulkanisk Aktivitet på Landlevande Exoplaneter och Konsekvenser för Cryovolcanic Aktivitet på Exoplaneter Ocean Världar” av Lynnae C. Snabb, Aki Roberge, Amy Barr Mlinar och Matthew M. Hedman, 18 juni 2020, Publikationer av Astronomiska Sällskapet av Stilla havet.
DOI: 10.,1088/1538-3873/ab9504
”En radiogenic värme evolution modell för cosmochemically jordliknande exoplaneter” av Elizabeth A. Frank, Bradley S. Meyer och Stephen J. Mojzsis, Ikaros.
DOI: 10.1016/j.icarus.2014.08.031