2016.08.23. - Oxigén lehet a Vénuszhoz hasonló exobolygó légkörében?

Amerikai kutatók szerint a tavaly felfedezett GJ 1132 b katalógusjelű exobolygónak a Vénuszéhoz hasonlóan forró, ám vékony és ritka légkörében oxigén is lehet, amelynek jelenléte azonban nem biológiai aktivitásra utal.

A Földtől 39 fényévre lévő GJ 1132 b jelű exobolygó már tavalyi felfedezésekor is erősen gondolkodóba ejtette a kutatókat, mivel légköre lehet annak ellenére, hogy hőmérséklete valószínűleg 230 °C körüli. Kérdés, hogy ez az atmoszféra vajon vastag és sűrű, vagy inkább vékony és ritka? Egy új kutatás szerint az utóbbi a sokkal valószínűbb.

Laura Schaefer (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA) és munkatársai azt vizsgálták, hogy hosszú idő alatt milyen változások következhettek be a GJ 1132 b atmoszférájában, ha kezdetben az vízgőzben gazdag volt. Mivel a bolygó mindössze 2,2 millió kilométerre kering a csillagától, annak ultraibolya sugárzása folyamatosan rombolja a légkör alkotóelemeit, a vízmolekulákat hidrogén- és oxigénatomokra töri, amelyek aztán az űrbe távozhatnak. Mivel azonban a hidrogén jóval könnyebb, mint az oxigén, annál sokkal gyorsabban szökik el, így az oxigén átmenetileg feldúsulhat. Schaefer magyarázata szerint a hidegebb bolygókon az oxigént biomarkernek, azaz biológiai aktivitásra utaló jelnek tekinthetjük, a GJ 1132 b esetében a jelenléte azonban ennek pontosan az ellenkezőjére utal: a bolygó a magas hőmérséklet miatt valójában teljesen steril lehet.

Mivel a vízgőz üvegházhatást okoz, még tovább emeli a csillag sugárzása miatti amúgy is magas hőmérsékletet. Ennek eredményeként a felszín akár évmilliókon keresztül is olvadt állapotban maradhat. A légkörrel kölcsönhatva a "magmaóceán" az oxigén egy részét elnyeli. Kérdés, hogy mekkora ez a rész. Schaefer és kollégáinak modellje szerint mindössze 10%, míg a maradék 90% jó része az űrbe szökik, egy kevés azonban átmenetileg a légkörben maradhat. Ha így van, akkor a kutatócsoport egyik tagja, Robin Wordsworth (Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences) szerint a GJ 1132 b lehet az első Naprendszeren kívüli kőzetbolygó, amelyen oxigént detektálhatunk a közeljövő új távcsöveivel, például a GMT-vel és a JWST-vel.

Fantáziarajz a Földtől 39 fényévre lévő GJ 1132 b jelű exobolygóról és csillagáról.
[CfA/Dana Berry/Skyworks Digital]

A GJ 1132 b esetében alkalmazott, a magmaóceán és a légkör kölcsönhatásán alapuló modell segíthet a kutatóknak a Vénusz fejlődésének megértésében is. Kezdetben valószínűleg a Vénuszon is hasonló mennyiségű víz volt, mint a Földön, de a napfény hatására ez elbomlott, és vannak a még el nem szökött oxigénre utaló jelek is. Schaefer úgy véli, hogy a modelljük más exobolygók esetében is hasznos lehet. Például a TRAPPIST-1 jelű vörös törpe bolygói - amelyek ugyan a csillagukhoz szintén közel, de annak a lakhatósági zónájában keringenek - hidegebbek, mint a GJ 1132 b, így annál nagyobb eséllyel tudták megtartani a légkörüket - már ha volt nekik egyáltalán.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.08.18.