15 december 2018

Klimaat simulatie model biedt inzicht in TRAPPIST-1 stersysteem

‘Een goudmijn voor meer inzicht in de evolutie van exoplaneten’, aldus hoofd-onderzoeker Andrew P. Lincowsky over het TRAPPIST-1 stersysteem. Hij en zijn team van de Universiteit van Washington maakten een klimaat simulatie model van de zeven Aardachtige planeten die rondom de TRAPPIST moederster draaien.

TRAPPIST-1 sterssysteem credits; Wikipedia/New Atlas

Tussen de 4000 tot nu toe bekende exoplaneten is er geen een die zo tot de verbeelding spreekt als TRAPPIST-1. Dit zonnesysteem bestaat uit zeven planeten die qua afmetingen enigszins met de Aarde vergelijkbaar zijn en die rondom een rode dwergster draaien. Drie van de TRAPPIST planeten bevinden zich binnen de zogeheten bewoonbare zone*. Lincowsky’s team van astronomen heeft met hun onderzoek getiteld ‘Evolved Climates and Observational Discriminants for the TRAPPIST-1 Planetary System’, verder gekeken dan louter de afstand  van de planeet tot zijn moederster om bewoonbaarheid en eventueel buitenaardse vormen van leven  vast te stellen. Het onderzoeksteam heeft simulaties gemaakt van mogelijke klimaten die men er kan aantreffen op ieder van de Trappisten werelden. Als wetenschappers zoeken naar leven, leven zoals wij dat op aarde kennen,  in de ruimte bij andere stersystemen dan kijkt men meestal vooreerst naar plekken die enigszins lijken op onze aarde – dit is tenslotte de enige plek die we kennen waar het krioelt van het leven. Echter onze thuis planeet is misschien wel de uitzondering op de regel,  in ogenschouw nemend dat rode dwergen de meest voorkomende sterren in het universum zijn, en dan kan het lonen om te kijken of ook zij voor de juiste voorwaarden kunnen zorgen om leven te ondersteunen. En dat is precies wat de insteek was van dit nieuwe onderzoek. Het team onderzocht de evolutie van het TRAPPIST-1 systeem door een natuurkundig model te maken, het licht en straling die van de ster afkomstig is en hoe dit in zijn geheel interageert met de atmosfeer van haar zeven planeten in de bewoonbare zone, om er uiteindelijk achter te komen hoe hun verschillende klimaatsystemen er mogelijk uit zouden kunnen zien.

Atmosfeer planeten artistieke impressie credits; Wikipedia / New Atlas

‘We maakten een model van onbekende atmosfeersystemen, en daarbij zijn  we ervan uit gegaan dat er wel eens een heel andere uitkomst zou kunnen zijn, dat het er ‘daar’ dus heel anders moet uitzien dan hier op aarde,’aldus Andrew Lincowsky, hoofd-auteur van het wetenschappelijk artikel. ‘We voerden dit onderzoek uit om inzicht te krijgen hoe deze verschillende type atmosferen eruit zouden kunnen zien. De TRAPPIST-1 planeten zijn een hele reeks aan planeten van ‘TRAPPIST-1 b’ tot en met ‘h’ die ons stuk voor stuk meer inzicht kunnen leveren in de evolutie van planeten, zeker daar de ster waarom ze draaien zo anders is als onze eigen zon, waar een ander soort licht vanaf schijnt,’ en Lincowsky noemt het TRAPPIST-1 systeem zelfs een stersysteem dat een ‘goudmijn’ aan informatie is over de evolutie van exoplaneten. Vergeleken bij de zon is het TRAPPIST-1 ster koel en klein, dus haar planeten moeten ‘knus’ samenscholen opdat ze warm genoeg blijven voor het vloeibaar water op haar oppervlakte kan blijven. Maar helaas zijn rode dwergen vaak ook actiever dan onze zon type sterren en dus deze extra straling kan mogelijk leven op de planeet weer juist verhinderen. Volgens het in het onderzoek gebruikte klimaat model is TRAPPIST-1 b, die het dichtst bij de moederster bevindt, een kokende, ongastvrije wereld, en verder het lijstje afstrepend, TRAPPIST-1 c en d zouden een iets gematigder klimaat hebben, ook nog altijd flink heet en met een dikke atmosfeer, en dus ook niet al te gastvrij voor leven. Wetenschappelijk onderzoek naar Venus**, de planeet die mogelijk het meest lijkt op TRAPPIST- 1 c en d, zou microbiologisch leven kunnen bevatten in de hogere lagen van de atmosfeer. TRAPPIST-1 e, die het gunstigst ligt voor mogelijk leven, de planeet bevindt zich in het midden van de bewoonbare zone, zou een klimaat moeten hebben dat het meest op dat van de aarde lijkt. De f,g en h planeten zouden bevroren, desolate planeten moeten zijn.

Venus atmosfeer artistieke impressie credits; The Guardian

Er bestaat een kans dat alle zeven planeten Venusachtige werelden zijn met warme en dichte atmosferen. Waarschijnlijk is de moederster door een fase gegaan waarin ze heter en helderder geschenen heeft en alle kansen op leven daardoor teniet gedaan zijn. Als er in het verleden al oceanen aanwezig waren op een van de planeten dan zouden ze inmiddels zeker verdampt zijn. En in plaats dat het restant van atmosfeer als regen op de planeet zou vallen zou het extreme UV straling van de ster de moleculen gesplitst hebben in waterstof en zuurstof, het waterstof zou vervliegen in de ruimte en de dikke atmosfeer zou grotendeels uit zuivere zuurstof bestaan, iets dat nooit eerder aangetroffen is.  Ik citeer uit de conclusie ‘We hebben het mogelijke verlies aan oceanen alswel de zuurstofaccumulatie berekend voor de zeven bekende TRAPPIST-1-planeten, en een door O2 / CO2 gedomineerde mogelijk bewoonbare omgeving gemodelleerd en ook hebben we transit transmissie- en emissiespectra berekend. Deze geëvolueerde terrestrische exoplanetspectra zijn consistent met recente HST- en Spitzer-gegevens.’ Volgens het team kan dit onderzoek telescopen die exoplaneten bestuderen als de toekomstige James Webb helpen doordat men beter weet naar welke type kenmerken men moet kijken die als voorwaarden gelden voor bewoonbaarheid en het ondersteunen van leven. Co-auteur Victoria Meadows stelt;’Deze evolutionaire processen bij een aardachtige planeet zijn van cruciaal belang voor het vaststellen van bewoonbaarheid en mogelijkheid om tekenen van leven als zodanig te kunnen interpreteren.’ Het zeer uitgebreide wetenschappelijk artikel, gepubliceerd op 1 november j.l. is vrij toegankelijk in zijn geheel te lezen in het Astrophysical Journal. Bronnen; New Atlas / Universiteit van Washington, Astronomy.com

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aae36a/meta

*Bewoonbare zone;  het gebied binnen een planetenstelsel op een dergelijke afstand van de ster (of meervoudige ster) dat er leven mogelijk is zoals dat voorkomt op de Aarde. De belangrijkste factor hierbij is de temperatuur die dusdanig is dat water, een hoofdvoorwaarde voor leven, niet bevriest of verdampt. (tussen 0 en 100°C).In ons zonnestelsel vallen alleen de Aarde en Mars in de bewoonbare zone; Venus en Mercurius staan te dicht bij de zon, de andere er te ver vandaan.

**Venus klimaat/atmosfeer; op de planeet is een dik wolkendek van gevuld met druppel zwavelzuur. Het wolkendek weerkaatst veel zonlicht (hoog albedo). Het wolken dek zorgt voor een groot broeikaseffect waardoor de temperatuur er hoog oploopt. De gemiddelde temperatuur is er met zo’n 480 °C zelfs hoger dan op Mercurius. De atmosfeer is er zeer dicht en bestaat voor het overgrote deel (96%) uit koolstofioxide wat het broeikaseffect verder versterkt. De hoge druk (ruim 90bar, dus ruim 90 keer de luchtdruk op aarde), de hoge temperatuur en de koolstofdioxideconcentratie maken iedere ons bekende vorm van leven op Venus onmogelijk. Er is overigens wel gespeculeerd over de mogelijkheid van microbiologisch leven in de hoge atmosfeer van Venus. NASA voert de laatste jaren concept studies uit als o.a. High Altitude Venus Operational Concept, HaVOC,  waarbij de atmosfeer met bemande zeppelins verkend zou worden.

http://www.astronomy.com/news/2018/04/could-life-be-hiding-in-the-clouds-of-venus

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.