2014.03.04. - Halott világok lehetnek a szuperföldek

Egy új modellszámítás szerint ha egy bolygó nem elég kicsi, nagy valószínűséggel akkor is alkalmatlan lesz bármilyen létforma hordozására, ha egyébként központi csillagának ún. lakhatósági zónájában kering.

Az elmúlt 20 év során a más csillagok körül keringő földszerű bolygók keresése jelentősen felgyorsult, az utóbbi években főleg a Kepler-űrtávcső megfigyeléseinek köszönhetően. A Keplerrel, de a földfelszíni távcsövekkel végzett észlelések alapján is a kutatók számos olyan planétát detektáltak, melyek első pillantásra sok hasonlóságot mutathatnak a Földdel. Közülük néhány ráadásul csillagának ún. lakhatósági zónájában kering, abban a régióban, ahol egy kőzetbolygó felszínén a víz sokáig folyékony állapotban létezhet. Ezek elsődleges célpontjai azon kutatásoknak, melyek az élet Földön kívüli jeleit keresik. Egy csoport most azt vizsgálta, hogy miként keletkeznek ezek a bolygók, és eredményeik szerint a korábban gondolttal ellentétben sokuk tulajdonságai nem is megfelelőek az általunk ismert létformák számára. Az találták, hogy azok a planéták, melyek kisebb mag körül növekedtek, alkalmasak lehetnek az élet számára, míg a nagyobb objektumok inkább mini neptunuszokká fejlődnek, vastag és valószínűleg teljesen steril atmoszférával.

A sajátunkat is beleértve a bolygórendszerekről ma azt gondoljuk, hogy a csillaguk körül keringő, főleg hidrogénből, héliumból és kisebb arányban nehezebb elemekből álló ún. protoplanetáris korongokból jönnek létre. Az elképzelések szerint a diszk por- és kőzetanyaga végül egy kőzetmagot létrehozva fokozatosan összetapad, amelyből aztán végső állapotába fejlődik a bolygó. A magok gravitációs hatása hidrogént vonz a korongból, az így kialakuló burok egy részét azonban a központi csillag ultraibolya sugárzása elfújja.

Helmut Lammer (Space Research Institute of the Austrian Academy of Sciences) és kollégái a befogott és az elpárologtatott hidrogén egyensúlyát vizsgálták olyan 0,1 és 5 földtömegnyi bolygómagok esetében, melyek egy naptípusú csillag lakhatósági zónájában keringenek. Azt találták, hogy azokban a modellekben, melyekben a protoplanéták sűrűsége ugyanakkora, mint a Földé, tömegük azonban a fél földtömegnél kisebb, azok nem fognak be sok gázt a korongból. A diszktől függően és feltételezve, hogy a csillag az ultraibolya tartományban sokkal fényesebb, mint a Nap, a Földéhez hasonló tömegű bolygómagok befoghatják, de el is veszthetik hidrogénburkukat. A szuperföldekhez hasonló, sok csillag körül detektált legnagyobb tömegű magok azonban hidrogénlégkörüket majdnem teljes egészében megtarthatják. Ezek a planéták mini neptunuszokká válnak, sokkal vastagabb atmoszférával, mint amilyennel anyabolygónk rendelkezik.

A kőzetmag kezdeti tömege határozza meg, hogy a bolygó végül alkalmas lehet-e az élet hordozására. A felső sorban a mag tömege több, mint a Földének másfélszerese. Az eredmény egy vastag, hidrogénből, deutériumból és héliumból álló atmoszféra. Az alsó sor egy kisebb, 0,5 és 1,5 földtömeg közötti mag fejlődését mutatja. Ez sokkal kevesebb könnyű gázt tud megtartani, így végül valószínűleg az élet számára sokkal alkalmasabb légköre lesz.
[NASA/H. Lammer]

Az eredmény azt sugallja, hogy a nemrégiben felfedezett szuperföldek - mint például a Kepler-62e és a Kepler-62f - esetében a lakhatóságnak nem elégséges feltétele az, hogy a megfelelő zónában keringjenek. Lammer szerint eredményeik azt mutatják, hogy ez a két bolygó legalább százszor, de akár ezerszer annyi hidrogént foghatott be, mint amennyit a földi óceánok tartalmaznak, ebből azonban csak néhány százaléknyit veszthettek el fejlődésük során. A vastag atmoszféra óriási felszíni nyomást jelent, valószínűleg lehetetlenné téve bármilyen élet létezését a bolygókon.

Legújabban a kis (átlag)sűrűségű szuperföldek detektálása is alátámasztja a munka következtetéseit. A szakembereknek tehát - a következő évtizedtől várhatóan óriásteleszkópokkal támogatva - még nagyobb erőfeszítéseket kell tenniük az élet hordozására alkalmas helyek felkutatására.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.02.26.