De jacht op exoplaneet heeft enkele zeer interessante dingen over ons universum onthuld. Naast de vele gasreuzen en 'Super-Jupiters' ontdekt door missie als Kepler, zijn er ook de vele exoplaneten-kandidaten geweest die qua grootte en structuur vergelijkbaar zijn met de aarde. Maar hoewel deze lichamen terrestrisch kunnen zijn (d.w.z. samengesteld uit mineralen en rotsachtig materiaal), betekent dit niet dat ze "aarde-achtig" zijn.
Wat voor soort mineralen gaan bijvoorbeeld naar een rotsachtige planeet? En wat kunnen deze specifieke composities betekenen voor de geologische activiteit van de planeet, die inherent is aan de planetaire evolutie? Volgens een nieuwe studie van een team van astronomen en geofysici hangt de samenstelling van een exoplaneet af van de chemische samenstelling van zijn ster - wat ernstige gevolgen kan hebben voor de bewoonbaarheid.
De bevindingen van deze studie werden gepresenteerd op de 229e bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS), die plaatsvindt van 3 januari tot 7 januari. Tijdens een middagpresentatie getiteld "Tussen een rots en een harde plek: kunnen granaatplaneten bewoonbaar zijn?" - Johanna Teske (een astronoom van het Carnegie Institute of Science) liet zien hoe verschillende soorten sterren enorm verschillende soorten planeten kunnen produceren.
Met behulp van het Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE), dat deel uitmaakt van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -telescoop bij Apache Point Observatory, onderzochten ze spectrografische informatie verkregen van 90 sterrenstelsels - die ook werden waargenomen door de Kepler Mission. Deze systemen zijn van bijzonder belang voor exoplanetenjagers omdat is aangetoond dat ze rotsachtige planeten bevatten.
Zoals Teske tijdens de presentatie uitlegde, zou deze informatie wetenschappers kunnen helpen om verdere beperkingen te stellen aan wat er nodig is om een planeet bewoonbaar te maken. "[Ons] onderzoek combineert nieuwe waarnemingen van sterren met nieuwe modellen van planetaire interieurs", zei ze. "We willen de diversiteit van kleine, rotsachtige exoplaneetsamenstellingen en -structuren beter begrijpen - hoe waarschijnlijk is het dat ze platentektoniek of magnetische velden hebben?"
Met name gericht op twee stersystemen - Kepler 102 en Kepler 407 - demonstreerde Teske hoe de samenstelling van een planeet veel te maken heeft met de samenstelling van zijn ster. Terwijl Kepler 102 vijf bekende planeten heeft, heeft Kepler 407 twee verschillende planeten - een gasvormig en een ander terrestrisch. En hoewel Kepler 102 behoorlijk lijkt op onze zon (iets minder lichtgevend), heeft Kepler 407 bijna dezelfde massa (maar veel meer silicium).
Om te begrijpen welke gevolgen deze verschillen kunnen hebben voor planetaire vorming, wendde het SDSS-team zich tot een team van geofysici. Dit team, geleid door Cayman Unterborn van de Arizona State University, heeft computermodellen gebruikt om te zien welke soorten planeten elk systeem zou hebben. Zoals Unterborn uitlegde:
“We hebben de door APOGEE gevonden stersamenstellingen genomen en gemodelleerd hoe de elementen in onze modellen tot planeten zijn gecondenseerd. We ontdekten dat de planeet rond Kepler 407, die we 'Janet' noemden, waarschijnlijk rijk zou zijn aan het minerale granaat. De planeet rond Kepler 102, die we ‘Olive’ noemden, is waarschijnlijk rijk aan olivijn, zoals de aarde. "
Dit verschil zou aanzienlijke gevolgen hebben voor de planetaire tektoniek. Ten eerste is granaat veel stijver dan olivijn, wat zou betekenen dat "Janet" minder zou ervaren op het gebied van langdurige platentektoniek. Dit zou op zijn beurt betekenen dat processen waarvan wordt aangenomen dat ze essentieel zijn voor het leven op aarde - zoals vulkanische activiteit, atmosferische recycling en uitwisseling van mineralen tussen de korst en de mantel - minder vaak voorkomen.
Dit roept aanvullende vragen op over de bewoonbaarheid van "aarde-achtige" planeten in andere sterrenstelsels. Behalve dat ze rotsachtig zijn en sterke magnetische velden en levensvatbare atmosferen hebben, lijkt het erop dat exoplaneten ook de juiste mix van mineralen nodig hebben om in ieder geval het leven te ondersteunen - leven zoals we het kennen. Bovendien helpt dit soort onderzoek ons ook te begrijpen hoe het leven in de eerste plaats op aarde is ontstaan.
In de toekomst hoopt het onderzoeksteam hun onderzoek uit te breiden tot alle 200.000 door APOGEE onderzochte sterren om te zien welke terrestrische planeten zouden kunnen huisvesten. Dit stelt astronomen in staat om de minerale samenstelling van meer rotsachtige werelden te bepalen, en helpt hen zo te bepalen welke rotsachtige exoplaneten "aarde-achtig" zijn en welke slechts "aarde-groot" zijn.
