Νέα μελέτη αποτυπώνει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών.

Από την στιγμή που τα τηλεσκόπια έγιναν αρκετά ισχυρά για να μελετηθούν πλανήτες σε τροχιά γύρω από μακρινά αστέρια, οι επιστήμονες εξεπλάγησαν όταν είδαν ότι πολλοί από αυτούς δεν είχαν ατμόσφαιρες όπως η Γη. Αντ 'αυτού, φαίνεται να καλύπτονται από παχιά στρώματα υδρογόνου.

Σε μια νέα μελέτη, δύο επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Σικάγο διερεύνησαν πώς εξελίσσονται οι ατμόσφαιρες αυτών των πλανητών και την πιθανότητα να αποκτήσουν μια ατμόσφαιρα σαν τη δική μας. Με τη μοντελοποίηση χιλιάδων προσομοιωμένων πλανητών, υπολόγισαν ότι θα ήταν πολύ σπάνιο για έναν πλανήτη που ξεκίνησε με ατμόσφαιρα υδρογόνου να εξελιχθεί σαν τη Γη - και ότι τέτοιοι πλανήτες συχνά καταλήγουν να χάνουν την ατμόσφαιρα τους εντελώς.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 21 Ιουλίου 2020 στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Η.Π.Α. και τα αποτελέσματα βελτιώνουν την κατανόησή μας για το πώς σχηματίζονται και αναπτύσσονται οι πλανητικές ατμόσφαιρες και μπορούν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να περιορίσουν τους στόχους τους για να αναζητήσουν πλανήτες με ατμόσφαιρες σαν τη Γη.

«Η κατοικήσιμη ζώνη για τους πλανήτες βρίσκεται σε μια στενή λωρίδα - μια κοσμική ακτογραμμή μεταξύ υπερβολικής και πολύ αραιής ατμόσφαιρας», δήλωσε ο καθηγητής Edwin Kite, βασικός συγγραφέας της μελέτης και ειδικός στην ιστορία του Άρη και των κλιμάτων άλλων κόσμων. «Υπάρχουν πολλοί πλανήτες που βρίσκονται κατά μήκος αυτής της ακτογραμμής ή είναι σπάνιοι; Αυτό είναι ένα μεγάλο ερώτημα στην πλανητική επιστήμη αυτή τη στιγμή».

«Γνωρίζουμε πολύ λίγα για την ατμόσφαιρα των βραχωδών εξωπλανητών», δήλωσε η Megan Barnett, απόφοιτος του Πανεπιστημίου και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Οι πλανήτες που εξετάζουμε σε αυτήν τη μελέτη είναι πολύ κοντά στα αστέρια τους για να φιλοξενήσουν ζωή, αλλά η μελέτη τους μας βοηθά να κατανοήσουμε τις συνολικές διαδικασίες που δημιουργούν ή καταστρέφουν την ατμόσφαιρα».

Για παράδειγμα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι πολλοί βραχώδεις πλανήτες σχηματίζονται με ατμόσφαιρα υδρογόνου, αλλά το τι συμβαίνει μετά από αυτόν τον αρχικό σχηματισμό είναι λιγότερο σαφές. Διατηρούν αυτήν την ατμόσφαιρα, μεταβαίνουν σε άλλο είδος ατμόσφαιρας ή την χάνουν εντελώς;

Ο Kite και η Barnett εισήγαγαν τις πληροφορίες σε ένα πρόγραμμα για την εκτέλεση προσομοιώσεων με πλανήτες διαφορετικών μεγεθών και με διαφορετικά είδη ατμοσφαιρών. Στη συνέχεια, έθεσαν διαφορετικά σενάρια και παρατήρησαν τι θα συνέβαινε στην ατμόσφαιρα εάν, ας πούμε, η φωτεινότητα του κοντινού αστεριού άλλαζε, αλλάζοντας την ποσότητα ακτινοβολίας που λαμβάνεται από τον πλανήτη, ή το αστέρι εξασθένιζε και ο πλανήτης πάγωνε ή ηφαίστεια εκρήγνυνται στην επιφάνειά του.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι εάν ένας πλανήτης ξεκινήσει με μια ατμόσφαιρα πλούσια σε υδρογόνο, υπάρχουν πολύ λίγοι συνδυασμοί συνθηκών υπό τους οποίους θα μπορούσε τελικά να μεταβεί σε μια ατμόσφαιρα σαν της Γης. «Αυτό δεν συμβαίνει στο μοντέλο μας», δήλωσε ο Kite. «Μέχρι στιγμής το πιο κοινό αποτέλεσμα είναι ότι ο πλανήτης τελικά χάνει την ατμόσφαιρα και παραμένει ένας γυμνός βράχος για πάντα».

Σε λίγες περιπτώσεις, ωστόσο, ένας πλανήτης λίγο μεγαλύτερος από το μέγεθος της Γης κατάφερε να αποκτήσει και να διατηρήσει μια γήινη ατμόσφαιρα υπό την προϋπόθεση ότι συμβαίνουν πολλές ηφαιστειακές εκρήξεις που την τροφοδοτούν με αέρια.

Ο Kite και η Barnett διαπίστωσαν επίσης ότι εάν ένας πλανήτης ξεκινήσει με μια αρχική ατμόσφαιρα σαν της Γης ήταν πιο πιθανό τελικά να την διατηρήσει.

Τα αποτελέσματα, ανέφεραν οι επιστήμονες, θα βοηθήσουν στην αναζήτηση κατοικήσιμων πλανητών με νέα τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που πρόκειται να λειτουργήσει το επόμενο έτος.

«Από τα ευρήματά μας, φαίνεται ότι αν θέλουμε να βρούμε ζεστούς εξωπλανήτες με ατμόσφαιρες που μοιάζουν με της Γης, θα πρέπει να στοχεύσουμε κόσμους που ξεκίνησαν χωρίς ατμόσφαιρες υδρογόνου, που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από λιγότερο ενεργά αστέρια ή είναι ασυνήθιστα μεγάλοι», δήλωσε ο Kite.

ΠΗΓΗ: phys.org

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: ESA/Hubble, NASA. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: TRAPPIST-1: Διαθέτουν οι πλανήτες του ατμόσφαιρες;