Super Ziemie mogą być martwymi światami

Masa początkowego skalistego jądra determinuje los planety – w szczególności to czy będzie ona nadawała się do zamieszkania przez istoty żywe. W górnym wierszu wykresu jądro to ma masę nieco większą niż 1.5 masy Ziemi. W efekcie planeta utrzymuje gęstą atmosferę złożoną z wodoru (H), deuteru (H2) i helu (He). Niżej położone wiersze ukazują ewolucję planet o mniejszych masach jądra - pomiędzy 0.5 i 1.5 masy Ziemi. Mają one dużo lżejsze atmosfery, czyniące te światy bardziej przyjaznymi dla życia w znanej nam postaci. Źródło: NASA/H. Lammer

W ciągu dwóch ostatnich dekad znaleziono bardzo wiele planet pozasłonecznych – także tych podobnych do Ziemi. Umożliwiła to misja Kepler. Ten orbitalny teleskop pomógł nie tylko zawodowym astronomom, ale i amatorom w odkryciu dziesiątek światów, które na pierwszy rzut oka są mniej więcej takie, jak nasz kosmiczny dom – z odpowiednią atmosferą i ciekłą wodą na powierzchni. To idealne cele dla naukowców poszukujących życia we Wszechświecie.

Obecnie zespół naukowców bada, jak takie światy mogą powstawać. Okazało się, że w wielu przypadkach mogą one być mniej przyjazne, niż to się początkowo wydawało. Planety, które uformowały się z mniej masywnych , stałych jąder, mogą dobrze nadawać się do rozwoju i podtrzymania życia, jednak już te większe zwykle kończą jako tzw. “mini-Neptuny” z grubymi warstwami atmosfery i nie nadającą się raczej do zamieszkania powierzchnią.

Systemy planetarne , w tym nasz własny, najprawdopodobniej tworzą się z cięższych pierwiastków, wodoru i helu, które krążą wokół swych gwiazd macierzystych w tak zwanym dysku protoplanetarnym. Uważa się, że taki pyłowy materiał zlepia się przez wiele tysięcy lat i ostatecznie buduje skalne rdzenie, które powoli stają się planetami. Ich masa przyciąga następnie gazowy wodór krążący wciąż wokół nich, w dysku. Jego część może być jednak odrzucana przez silne promieniowanie ultrafioletowe młodej gwiazdy.

Helmut Lammer z Instytutu Badań Kosmicznych (IWF) Austriackiej Akademii Nauk i jego zespół wymodelowali równowagę procesów wychwytywania oraz usuwania wodoru dla różnych mas rdzeni planetarnych – od 0,1 do 5 razy większych od masy Ziemi - znajdujących się w
strefie mieszkiwalnej gwiazdy typu słonecznego. W tym modelu protoplanety o tej samej gęstości co Ziemia, ale o masie mniejszej niż połowa jej masy nie przechwytują dużych ilości gazu z dysku protoplanetarnego.

W zależności od typu dysku i przy założeniu, że młoda gwiazda jest znacznie jaśniejsza w ultrafiolecie niż współczesne Słońce, jądra planet o masach zbliżonych do masy Ziemi także mogą wychwytywać i tracić otoczkę wodorową. Jednak rdzenie największych planet, czyli tzw. super Ziem, zatrzymują cały zebrany wcześniej z dysku wodór. Takie planety kończą ostatecznie jako mini - Neptuny ze znacznie grubszymi niż ziemska atmosferami, niezbyt korzystnymi dla życia. Wyniki te sugerują więc , że przynajmniej niektóre z
niedawno odkrytych super Ziem, jak Kepler- 62e i - 62F, które znajdują się w strefie zamieszkiwalnej, nie są mimo to dość dobre na domy dla istot żywych w znanej nam postaci.

Nowe i wciąż napływające odkrycia super Ziem potwierdzają wyniki modelowania komputerowego. Oznacza to również, że naukowcy będą musieli nieco dłużej poszukać miejsc, w których
może w Kosmosie istnieć życie. To także wyzwanie dla astronomii następnego dziesięciolecia i nowych, wielkich teleskopów.

Źródło: Elżbieta Kuligowska | Źródło: astronomy.com

Liczba odsłon: 2568