Jagers van buitenaards leven hebben mogelijk een nieuwe en onvermoede niche om te verkennen.
Een recent artikel dat door universitair hoofddocent astronomie aan de Columbia University Kristen Menou is ingediend bij het Astrophysical Journal, suggereert dat getijden vergrendelde planeten in nauwe banen rond M-klasse rode dwergsterren een zeer unieke hydrologische cyclus kunnen bevatten. En in sommige extreme gevallen kan die cyclus een merkwaardige tweedeling veroorzaken, waarbij ijs zich verzamelt op het achterste halfrond van de wereld en een uitgedroogde zonzijde achterlaat. Het leven in zulke omstandigheden zou een uitdaging zijn, zeggen experts, maar het is - verleidelijk - denkbaar.
De mogelijkheid van leven rond rode dwergsterren heeft onderzoekers eerder verleid. M-type dwergen zijn slechts 0,075 tot 0,6 keer zo zwaar als onze zon en komen veel vaker voor in het universum. De levensduur van deze gierige sterren kan gemeten worden in de biljoenen van jaren voor de lage kant van de massaschaal. Ter vergelijking: het heelal bestaat pas 13,8 miljard jaar. Dit is een ander pluspunt in het spel om het biologische leven een kans te geven op gang te komen. En hoewel de bewoonbare zone, of het "Goudlokje" -gebied waar water vloeibaar zou blijven, dichter bij een gastster staat voor een planeet die in een baan rond een rode dwerg draait, is het ook uitgebreider dan wat we bewonen in ons eigen zonnestelsel.
Maar zo'n scenario is niet zonder nadelen. Rode dwergen zijn turbulente sterren, die stralingsstormen loslaten die planeten in de buurt steriel maken zoals we die nu kennen.
Maar het model dat professor Menou voorstelt, schetst een uniek en boeiend beeld. Terwijl water aan de permanente dagzijde van een terrestrische wereld, opgesloten in een baan rond een M-dwergster, snel zou verdampen, zou het worden getransporteerd door atmosferische convectie en bevriezen en zich ophopen aan de permanente nachtzijde. Dit ijs zou maar langzaam terug migreren naar de brandende dag en het proces zou doorgaan.
Komen dit soort 'door water omgeven werelden' vaker voor dan de onze?
Het type getijdenvergrendeling waarnaar wordt verwezen, is hetzelfde als tussen de aarde en haar maan. De maan houdt een gezicht voor eeuwig naar de aarde gericht en voltooit elke 29.5 dagen synodische periode een revolutie. We zien hetzelfde fenomeen ook in de satellieten voor Jupiter en Saturnus, en dergelijk gedrag komt hoogstwaarschijnlijk voor in het rijk van exoplaneten die dicht bij hun gaststerren draaien.
De studie gebruikte een dynamisch model dat bekend staat als PlanetSimulator, gemaakt aan de Universiteit van Hamburg in Duitsland. De door de auteur gemodelleerde werelden suggereren dat planeten met minder dan een kwart van het water dat in de oceanen van de aarde aanwezig is en onderhevig zijn aan een vergelijkbare zonnestraling als de aarde van haar gastster, uiteindelijk het grootste deel van hun water als ijs aan de nachtzijde van de planeet zouden vangen.
Gegevensresultaten van Kepler suggereren dat planeten in nabije banen rond M-dwergsterren relatief vaak voorkomen. De auteur merkt ook op dat een dergelijke ijsval op een waterarme wereld die om een M-dwergster draait, een diepgaand effect van het klimaat zou hebben, afhankelijk van de hoeveelheid beschikbare vluchtige stoffen. Dit omvat de mogelijkheid van effecten op het proces van erosie, verwering en CO2 fietsen die ook cruciaal zijn voor het leven zoals we dat op aarde kennen.
Tot dusver is er nog geen echte "korte lijst" van ontdekte exoplaneten die mogelijk bij de rekening passen. "Elke planeet in de bewoonbare zone van een M-dwergster is een potentiële met water gevangen wereld, maar waarschijnlijk niet als we weten dat de planeet een dikke atmosfeer bezit." Vertelde professor Menou Universum Vandaag. 'Maar naarmate er meer van dergelijke planeten worden ontdekt, zouden er veel meer potentiële kandidaten moeten zijn.'
Aangezien die rode dwergsterren relatief vaak voorkomen, kan dit scenario met ijsval ook wijdverbreid zijn?
'Kortom, ja,' zei professor Menou Space Magazine. “Het hangt ook af van de frequentie van planeten rond dergelijke sterren (indicaties suggereren dat deze hoog is) en van de totale hoeveelheid water aan het oppervlak van de planeet, waarvan sommige formulatiemodellen suggereren dat ze inderdaad klein zouden moeten zijn, wat dit scenario waarschijnlijker zou maken /relevant. Het zou in principe eerder de norm dan de uitzondering kunnen zijn, al valt het nog te bezien. ”
Natuurlijk zou het leven onder dergelijke omstandigheden voor unieke uitdagingen komen te staan. De dagzijde van de wereld zou onderhevig zijn aan de onstuimige grillen van de rode dwerggastheerzon in de vorm van frequente stralingsstormen. De koude nachtelijke kant zou hier enige onderbreking van bieden, maar het vinden van een betrouwbare energiebron aan de permanent gehulde nachtzijde van een dergelijke wereld zou moeilijk zijn, misschien afhankelijk van chemosynthese in plaats van fotosynthese op zonne-energie.
Op aarde is het leven in de buurt van 'zwarte rokers' of vulkanische ventilatieopeningen diep op de oceaanbodem waar de zon nooit schijnt, precies dat. Je zou je misschien ook het leven kunnen voorstellen dat een niche vindt in de schemergebieden van zo'n wereld, zich voedend met het afval dat langs circuleert.
Enkele van de dichtstbijzijnde rode dwergsterren van ons eigen zonnestelsel zijn Promixa Centauri, Barnard's Star en Luyten's Flare Star. De ster van Barnard is al meer dan een eeuw het doelwit van zoekopdrachten naar exoplaneten vanwege de hoge eigen beweging, die tot nu toe niets heeft opgeleverd.
De dichtstbijzijnde tot dusver ontdekte M-dwergster met exoplaneten is Gliese 674, op 14,8 lichtjaar afstand. Het huidige aantal extrasolaire werelden volgens de Extrasolar Planet Encyclopedia bedraagt 919.
Deze jacht zal ook een uitdaging vormen voor TESS, de Transiting Exoplanet Survey Satellite en de opvolger van Kepler, die in 2017 wordt gelanceerd.
Het zoeken naar en identificeren van ijsgevangen werelden kan een uitdaging blijken te zijn. Dergelijke planeten zouden een contrast vertonen in albedo, of helderheid van het ene halfrond naar het andere, maar we zouden de met ijs bedekte nachtzijde altijd in het donker zien. Toch hebben wetenschappers die op exoplaneten jagen, een verbazingwekkende hoeveelheid informatie uit de eerder beschikbare gegevens kunnen achterhalen - misschien zullen we snel weten of dergelijke planetaire oases ver binnen de 'sneeuwgrens' in een baan rond rode dwergsterren bestaan.
Lees de paper over Water-Trapped Worlds op de volgende link.
