Ontstaanstemperatuur bepaalt leefbaarheid van planeet in 'bewoonbare zone'
Michael S. Helfenbein/Yale UniversityVrijdag 19 augustus 2016, Yale University
Bron: allesoversterrenkunde.nl
Wanneer is een aarde-achtige planeet 'bewoonbaar'? Sterrenkundigen hebben altijd aangenomen dat de afstand van de planeet tot zijn moederster daarbij de bepalende factor is. Staat de planeet te dicht bij de ster, dan is het er te heet; staat hij te ver weg, dan is het te koud. Alleen in een relatief smalle 'bewoonbare zone' zouden de omstandigheden gunstig zijn voor het bestaan van vloeibaar water aan het oppervlak en voor het ontstaan van leven.
Nieuwe modelberekeningen van geoloog Jun Korenaga van Yale University, vandaag gepubliceerd in Science Advances, wijzen echter uit dat de ontstaanstemperatuur van de planeet ook een belangrijke rol speelt. Aarde-achtige planeten ontstaan door het samenklonteren van kleinere hemellichamen. Daarbij komt enorm veel warmte vrij. Korenaga's berekeningen laten zien dat de ontstaanstemperatuur van de planeet niet al te veel af mag wijken van een optimale waarde om het proces van mantelconvectie op gang te brengen.
Op aarde is mantelconvectie de oorzaak van vulkanisme, plaattektoniek en van het ontstaan van continenten en oceanen. Mantelconvectie heeft een belangrijke zelfregulerende invloed op de evolutie van een rotsachtige planeet. Als de aarde bij haar ontstaan minder heet of juist veel heter was geweest, aldus Korenaga, was mantelconvectie nooit op gang gekomen en zou de planeet nu vermoedelijk niet 'bewoonbaar' zijn, ondanks het feit dat hij zich in de 'bewoonbare' zone van de zon bevindt.
(GS)
Juiste ontstaanstemperatuur van een planeet voorwaarde voor leven
De plaats in de leefbare zone van een zon is niet genoeg voor een planeet om leven te kunnen herbergen; de juist interne ontstaanstemperatuur van die planeet is een voorwaarde om leven te kunnen laten ontstaan.Scientias. 22 augustus 2016, Caroline Kraaijvanger
Om leven te kunnen herbergen, moet een planeet zich niet alleen op de juiste afstand tot zijn ster bevinden, maar ook de juist interne ontstaanstemperatuur hebben.
Dat stelt een onderzoeker van Yale University in het blad Science Advances. Zijn studie heeft grote gevolgen voor de zoektocht naar buitenaards leven.
Leefbare zone
Wanneer onderzoekers moeten beoordelen of een planeet wellicht leven herbergt, kijken ze met name naar één - in hun ogen - cruciale factor: de afstand tussen de planeet en zijn ster. Als die afstand te groot is, zal eventueel water op het oppervlak van de planeet bevriezen. Is de afstand te klein, dan zal eventueel water op het oppervlak van de planeet verdampen. De theorie is gebaseerd op wat we in ons eigen zonnestelsel zien gebeuren. Mars is te ver van de zon verwijderd, Venus staat te dichtbij. En de aarde staat precies op de juiste plek (oftewel: in de leefbare zone).
Interne temperatuur
Dat ook de interne temperatuur van een planeet een rol speelt, ontkennen onderzoekers niet. Maar ze nemen eigenlijk aan dat planeten er door de tijd heen zelfstandig voor zorgen dat hun interne temperatuur 'klopt'. En wel dankzij een proces dat convectie wordt genoemd. Dat proces speelt in de mantel van onze planeet en ligt ten grondslag aan plaattektoniek en dus het ontstaan van continenten ten oceanen. Door opwarming en afkoeling komen gesteenten in de mantel in beweging en met hun bewegingen reguleren ze de temperatuur van de planeet. Een planeet kan bij zijn ontstaan een interne temperatuur hebben die te laag of te hoog is om leven te herbergen, zo redeneren wetenschappers, maar door convectie zou een planeet uiteindelijk toch de juiste interne temperatuur verkrijgen.
De juiste temperatuur
Dit nieuwe onderzoek trekt die redenering in twijfel. De schrijver stelt dat mantelconvectie alleen op gang kan komen als een planeet bij aanvang al een bepaalde temperatuur heeft. En de kans dat een aardachtige exoplaneet bij aanvang grofweg dezelfde temperatuur heeft als de aarde en dus mantelconvectie op gang kan brengen, is klein. Want aangenomen wordt dat planeten zoals de aarde ontstaan door meerdere grote inslagen. Een chaotisch proces dat allerlei uitkomsten kan hebben en dus in allerlei interne temperaturen kan resulteren.
Als je ervan uitgaat dat elke planeet - ongeacht de starttemperatuur - mantelconvectie op gang kan brengen, is dat geen probleem. De mantelconvectie zorgt er dan immers wel voor dat al die planeten - ongeacht hun ontstaansgeschiedenis - eindigen met ongeveer dezelfde interne temperatuur.
Maar onderzoeker Jun Korenaga stelt nu dus dat alleen bij een bepaalde starttemperatuur mantelconvectie kan ontstaan. Het is volgens hem dan ook onwaarschijnlijk dat aardachtige exoplaneten in staat zijn om mantelconvectie op gang te brengen en dus hun temperatuur te reguleren. Het betekent dat de interne temperatuur van die planeten bij aanvang al goed moet zijn, willen ze in staat zijn om leven te herbergen.
Implicaties
"Het gebrek aan een zelfregulerend mechanisme heeft enorme implicaties voor de leefbaarheid van planeten," stelt onderzoeker Jun Korenaga. "Wat wij hier op aarde heel gewoon vinden, zoals oceanen en continenten, zou niet hebben bestaan als de interne temperatuur van de aarde anders was geweest en dat betekent dat het begin van de geschiedenis van de aarde niet te warm of te koud kan zijn geweest."
En daarmee is de zoektocht naar buitenaards leven weer wat ingewikkelder geworden. We moeten tijdens die zoektocht niet alleen rekening houden met de afstand tussen een planeet en zijn ster, maar ook de interne temperatuur die de planeet kort na zijn ontstaan had.
Bronmateriaal:
"A new Goldilocks for habitable planets" - Yale University
De afbeelding bovenaan dit artikel is gemaakt door Michael S. Helfenbein / Yale University.
terug naar het antropisch principe
terug naar het weblog
^