21 oktober 2017

De levensvatbaarheid van Oogbal-planeten

Semi oogbalaarde

Dit is geen Oogbal-aarde, maar een nauwe verwant: de “Ring Oceaan-aarde”. Hierbij komt vloeibaar water voor in een ring tussen de eeuwige woestijn aan de ene kant, en het eeuwige ijs aan de andere kant.

Rondom rode dwergsterren zouden planeten kunnen draaien die eruit zien als gigantische oogballen. Onderzoekers willen nu experimenten ontwikkelen om dit soort planeten te simuleren, om zo te achterhalen of deze leven kunnen ondersteunen.

Rode dwergen zijn kleine, lichtzwakke sterren met vijf keer minder massa dan de zon. Ze kunnen wel 50 keer lichtzwakker zijn dan zonachtige sterren en maken het meerendeel van het aantal sterren in het heelal uit. Zo’n 70 procent van alle sterren in de Melkweg zijn rode dwergen en dit geldt vermoedelijk ook voor andere sterrenstelsels. Omdat rode dwergen zo algemeen zijn, vormen ze interessante doelwitten om te zoeken naar buitenaards leven. Recente resultaten van de Kepler-ruimtesonde hebben inderdaad uitgewezen dat minstens de helft van alle rode dwergen rotsachtige planeten herbergen.

Bij de zoektocht naar buitenaards leven (zoals wij dat kennen) wordt de nadruk gelegd op werelden met vloeibaar water, aangezien het leven op aarde overal floreert waar water gevonden kan worden. Vandaar dat onderzoekers zich concentreren op de leefbare zone van een ster – een zone rondom een ster waarop vloeibaar water aan het oppervlak kan voorkomen.

Aangezien een rode dwerg relatief koel is, heeft z’n leefbare zone de neiging om zich dicht bij de moederster te bevinden – meestal dichterbij dan de afstand tussen Mercurius en de zon. Dat maakt het gemakkelijk om planeten te detecteren in de leefbare zone van een rode dwerg. De omloopbanen zijn immers klein, waardoor de planeten regelmatig hun moederster bedekken.

Maar: als een planeet op korte afstand rond z’n moederster draait, staat de planeet meestal in een getijdenslot. Hierbij wijzen ze altijd met dezelfde zijde naar de moederster, net zoals de maan altijd met dezelfde zijde naar de aarde wijst. Een scenario waarbij de ene kant van een planeet in eeuwige duisternis gehuld is, terwijl de andere kant altijd in licht geblakerd wordt, zou kunnen leiden tot een bijzondere planeet: de ene kant bedekt met een dikke ijslaag, terwijl de andere kant een vloeibare oceaan heeft. Welkom op een oogbalplaneet!

Zo’n planeet lijkt misschien vreemd, maar zal niet opvallen tussen de dierentuin aan bizarre planeten die we inmiddels ontdekt hebben. We hebben immers Hete Jupiters, excentrische planeten die zich gedragen als en komeet, en verdampende ‘Meruriussen’. Allemaal planeten die we in ons zonnestelsel niet hebben.

Het idee van een Oogbal-aarde heeft een duw in de rug gekregen door de ontdekking van Gliese 581g, een exoplaneet op een afstand van 20 lichtjaar van de aarde. Hoewel wetenschappers nog steeds twijfelen aan het bestaan van de planeet, zou het (als-ie echt bestaat) een Oogbal-aarde kunnen zijn.

Maar hoe kun je achterhalen of een ‘aarde’ een ‘Oogbal’ heeft? En zou zo’n planeet werkelijk leven kunnen ondersteunen? Om deze vragen te beantwoorden heeft men een project voorgesteld dat HABEBEE wordt genoemd. Dit staat voor “Exploring the Habitability of Eyeball Exo-Earths”. Hiermee hoopt men te ontdekken aan welke eisen een Oogbal-aarde moet voldoen om werkelijk levensvatbaar te zijn.

De wetenschappers proberen een verscheidenheid aan Oogbal-aardes te reconstrueren door middel van computermodellen, waarbij de planeten verschillen in massa, afstand tot de moederster, magnetische veldsterkte en de samenstelling en dichtheid van de ijskorst. Door een grote verscheidenheid aan stabiele en semi-stabiele Oogbal-aardes te simuleren, hoopt men de achterhalen hoe bestaande en toekomstige telescopen dit soort planeten kunnen detecteren en karakteriseren.

Overgangzone water-ijs

‘Aardse’ overgangszones tussen water en ijs zouden kunnen helpen om de levensvatbaarheid van Oogbal-aardes te begrijpen.

Een Oogbal-aarde is trouwens niet de enige “leefbare planeet” dat mogelijk is bij een rode dwergster. Als een planeet iets dichterbij de moederster staat, zal de gehele ijskorst smelten en zal het een waterplaneet worden. Als een planeet iets verderweg staat, zal het gehele oppervlak bevriezen (hoewel leven onder het ijs wel mogelijk zou kunnen zijn). Zo’n planeet zou een reuzenversie zijn van de Jupitermaan Europa.

De oceaan van een Oogbal-aarde zal een grote verscheidenheid aan temperaturen kennen. Het is vermoedelijk nogal heet in het centrum van de oogbal (dicht tegen het kookpunt) en nogal koud aan de rand van de ijskorst. Daar tussenin zou dan een gordel bestaan van water met een aangename temperatuur. Veel zaken blijven echter onzeker: mogelijk zou een oceaan de warmte voldoende kunnen transporteren om de gehele ijskorst te doen smelten.

De onderzoekers plannen ook een expeditie naar Antarctica, om monsters te verzamelen van microben die op de grenslaag tussen water en ijs leven – omstandigheden die mogelijk analoog zijn aan die op een Oogbal-aarde. Verder wil men gebruik maken van een bestaande planetaire simulatiekamer (oorspronkelijk gebruikt om de omstandigheden op Mars te simuleren) om de microben bloot te stellen aan een verscheidenheid aan omstandigheden die op Oogbal-aardes voor kunnen komen. Hierbij moet je denken aan verschillen in atmosferische samenstelling, luchtdruk en stralingsniveaus. Zo hoopt men te achterhalen hoe goed de microben dit allemaal kunnen doorstaan.

Rode dwergen hebben de neiging om bijzonder actieve periodes te kennen, waarbij de stralingsniveaus kunnen vari

Reacties

  1. Dagdromer zegt:

    Zeer informatief artikel, bedankt!

Laat wat van je horen

*