Ο Εξωπλανήτης που μεγάλωσε μια δεύτερη ατμόσφαιρα

Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, οι αστρονόμοι εντόπισαν για πρώτη φορά ένα σημαντικό και εξαιρετικό γεγονός στην πλανητική εξέλιξη. Οι ερευνητές παρατήρησαν ηφαιστειακή δραστηριότητα σε έναν μακρινό βραχώδη πλανήτη που αναμορφώνει την ατμόσφαιρα αυτού του κόσμου.

Ο πλανήτης –GJ 1132 b– πιστεύεται από την ομάδα ότι είχε προηγουμένως μια ατμόσφαιρα που απογυμνώθηκε από την έντονη ακτινοβολία που εκπέμπεται από το φωτεινό νεαρό κόκκινο νάνο αστέρι που περιφέρεται στενά σε τροχιά. Μετά την απομάκρυνση της παχιάς κουβέρτας του από υδρογόνο και ήλιο, ο πλανήτης έμεινε ως ένας βραχώδης πυρήνας περίπου στο μέγεθος της Γης.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μεγάλο μέρος του υδρογόνου από την αρχική ατμόσφαιρα του GJ 1132 b απορροφήθηκε από τον λιωμένο μανδύα μάγματος του εξωπλανήτη δημιουργώντας μια δεξαμενή του στοιχείου που τώρα διασκορπίζεται αργά πίσω στην ατμόσφαιρα. Αυτή η διασπορά αναπληρώνει το υδρογόνο που χάνεται στο διάστημα.

Το γεγονός ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα του πλανήτη δημιουργεί μια δευτερεύουσα ατμόσφαιρα που αντικαθιστά την πρώτη έχει προκαλέσει τεράστια έκπληξη για τους ερευνητές.

Αυτό που κάνει αυτή την ατμόσφαιρα αντικατάστασης τόσο ενδιαφέρουσα και χρήσιμη για τους αστρονόμους είναι το γεγονός ότι προέρχεται από το εσωτερικό του πλανήτη. Επομένως, η χημική του σύνθεση –με άφθονο υδρογόνο, υδροκυάνιο, μεθάνιο και αμμωνία με λάμψεις υδρογονανθράκων– σημαίνει ότι οι αστρονόμοι θα πρέπει να είναι σε θέση να μελετήσουν το εσωτερικό του εξωπλανήτη μέσω αντιπροσώπων.

«Αυτή η δεύτερη ατμόσφαιρα προέρχεται από την επιφάνεια και το εσωτερικό του πλανήτη, και έτσι είναι ένα παράθυρο στη γεωλογία ενός άλλου κόσμου», εξηγεί ο Paul Rimmer, Πανεπιστήμιο του Cambridge, UK, ο οποίος ήταν μέλος της ομάδας που έκανε την ανακάλυψη. "Πρέπει να γίνει πολύ περισσότερη δουλειά για να το δούμε σωστά, αλλά η ανακάλυψη αυτού του παραθύρου έχει μεγάλη σημασία."

Το εύρημα θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για εξωπλανήτες με υψηλή ακτινοβολία, οι οποίοι συνήθως αναμένουν από τους αστρονόμους ότι δεν έχουν ατμόσφαιρες. «Πρώτα πιστεύαμε ότι αυτοί οι πλανήτες υψηλής ακτινοβολίας θα ήταν αρκετά βαρετοί επειδή πιστεύαμε ότι έχασαν την ατμόσφαιρά τους», εξηγεί η Raissa Estrela του Εργαστηρίου Jet Propulsion Laboratory στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα, Καλιφόρνια, ΗΠΑ, άλλο μέλος της ερευνητικής ομάδας. . "Αλλά εξετάσαμε τις υπάρχουσες παρατηρήσεις αυτού του πλανήτη με το Hubble και συνειδητοποιήσαμε ότι υπάρχει μια ατμόσφαιρα εκεί."

Όπως η Γη, αλλά πραγματικά διαφορετική

Ενώ μοιράζεται κάποιες ομοιότητες με τη Γη, το GJ 1132 b είναι στην πραγματικότητα ένας πολύ διαφορετικός κόσμος. Το GJ 1132 b έχει παρόμοια πυκνότητα, μέγεθος και ηλικία - περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, και οι δύο πλανήτες ξεκίνησαν τη ζωή τους ως λιωμένες μπάλες βράχου με ατμόσφαιρες που κυριαρχούσαν το υδρογόνο. Όμως, ενώ ο πλανήτης μας ήταν σε θέση να κρέμεται από την ατμόσφαιρά του, η έντονη ακτινοβολία GJ 1132 b εκτέθηκε σε απογυμνωμένο αέριο περίβλημα αυτού του κόσμου.

Οι διαφορές γίνονται πιο ακραίες όταν εξετάζουμε το σχηματισμό και των δύο κόσμων. Ο GJ 1132 b είναι ο σωζόμενος πυρήνας ενός εξωπλανήτη υπο-Ποσειδώνα –ένας πλανήτης που μοιάζει με τον Ποσειδώνα αλλά με μικρότερη μάζα– επομένως δεν ξεκίνησε τη ζωή του ως επίγειος κόσμος όπως πιστεύουμε ότι έκανε η Γη. Ίσως η πιο ακραία διαφορά μεταξύ των δύο κόσμων, ωστόσο, είναι οι σχέσεις τους με τους αντίστοιχους μητρικούς αστέρες τους.

Ενώ η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε μια άνετη απόσταση, περιστρέφοντας γύρω από τον άξονά της καθώς το κάνει, το GJ 1132 b περιφέρεται γύρω από τον κόκκινο νάνο μητρικό του άστρο σε πολύ κοντινή απόσταση. Τόσο κοντά που η περίοδος τροχιάς του εξωπλανήτη είναι μόλις 36 ώρες. Ωστόσο, αυτή δεν είναι η μόνη σημαντική τροχιακή διαφορά. Το GJ 1132 b είναι παλιρροιακά κλειδωμένο, που σημαίνει ότι το ίδιο πρόσωπο δείχνει προς το μητρικό του άστρο σε όλη την τροχιά του.

Αυτή δεν είναι η μόνη πηγή θέρμανσης που βιώνει ο εξωπλανήτης. Η παλιρροιακή δύναμη που βιώνει ο πλανήτης λόγω της γειτνίασής του με το μητρικό του άστρο και η βαρυτική δύναμη αυτού του άστρου τον τεντώνει και τον συμπιέζει μόνιμα.

Αυτή η παραμόρφωση μετατρέπεται σε θερμότητα κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη, διατηρώντας τη λιωμένη κατάσταση του μανδύα του. Θα μπορούσε να είναι αυτή η παλιρροιακή θέρμανση που οδηγεί τον ακραίο ηφαιστειακό και επίσης προκαλεί τη ρωγμή του λεπτού φλοιού του πλανήτη, επιτρέποντας στον υδρόν να διαφύγει και να αναπληρώσει την ατμόσφαιρα.

Τα ευρήματα εγείρουν το ερώτημα. πόσοι από τους επίγειους κόσμους που βλέπουμε είναι στην πραγματικότητα οι απογυμνωμένοι πυρήνες των υπο-Ποσειδώνων;

«Πόσοι επίγειοι πλανήτες δεν ξεκινούν ως επίγειοι; Μερικοί μπορεί να ξεκινούν ως υπο-Ποσειδώνες και γίνονται επίγειοι μέσω ενός μηχανισμού με τον οποίο το φως εξατμίζει την αρχέγονη ατμόσφαιρα», λέει ο Mark Swain του Εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA που ηγήθηκε της έρευνας. «Αυτή η διαδικασία λειτουργεί νωρίς στη ζωή ενός πλανήτη όταν το αστέρι είναι πιο ζεστό. Στη συνέχεια, το αστέρι κρυώνει και ο πλανήτης κάθεται εκεί.»

«Έχετε λοιπόν αυτόν τον μηχανισμό που μπορεί να μαγειρέψει την ατμόσφαιρα τα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια και μετά τα πράγματα ηρεμούν. Και αν μπορείς να αναγεννήσεις την ατμόσφαιρα, ίσως μπορέσεις να τη διατηρήσεις».

Οι παρατηρήσεις που έκανε η ομάδα ήταν μέρος του προγράμματος παρατήρησης Hubble και εγείρουν την ενδιαφέρουσα πιθανότητα ότι εάν αυτή η δευτερεύουσα ατμόσφαιρα είναι αρκετά λεπτή, οι αστρονόμοι θα μπορούσαν πραγματικά να δουν μέχρι την επιφάνεια του εξωπλανήτη.

«Αυτό το αποτέλεσμα είναι σημαντικό γιατί δίνει στους επιστήμονες των εξωπλανητών έναν τρόπο να καταλάβουν κάτι για τη γεωλογία ενός πλανήτη από την ατμόσφαιρά του», καταλήγει ο Rimmer. «Είναι επίσης σημαντικό για να κατανοήσουμε πού οι βραχώδεις πλανήτες στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα - ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης, ταιριάζουν στη μεγαλύτερη εικόνα της συγκριτικής πλανητολογίας, όσον αφορά τη διαθεσιμότητα υδρογόνου έναντι οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. P>