Sinds de eerste exoplaneten - planeten buiten ons eigen zonnestelsel - in 1992 werden ontdekt, hebben astronomen er meer dan 3.700 gecatalogiseerd vanuit sterren over de hele melkweg. In het laatste decennium zijn we begonnen met het "zien" van sommige exoplaneten via verschillende beeldvormingstechnologieën, die kleurrijke wolken en nevels onthullen. Het probleem is dat onze ervaring met buitenaardse atmosferen jammerlijk klein is en dat we niet weten waar die nevels voor staan. Daarom hebben onderzoekers in een nieuw onderzoek de atmosfeer van buitenaardse werelden in het laboratorium nagebootst, waardoor ze een model kregen om deze wazige werelden te begrijpen, meldt Marty Halton bij de BBC.
Volgens een persbericht kunnen onze huidige telescopen een behoorlijk glimp opvangen van sommige planeten die we met spectrometrie kunnen gebruiken om te bepalen wat de belangrijkste elementen in hun atmosfeer zijn. Maar als het gaat om wazig uitziende atmosferen, falen onze instrumenten. Daarom hebben onderzoekers van de Johns Hopkins University besloten om die atmosferen te simuleren om ze beter te begrijpen.
Het team creëerde eerst computermodellen van verschillende sferen die mogelijk zouden kunnen zijn op twee veel voorkomende klassen planeten genaamd super-Earths en mini-Neptunes, die geen van beide in ons eigen zonnestelsel zijn te vinden. Door verschillende verhoudingen van koolstofdioxide, waterstof en gasvormig water te combineren met helium, koolmonoxide, methaan en stikstof en door te modelleren wat er met die combo's gebeurt bij drie sets van temperaturen, simuleerden ze de mogelijke atmosferen van 9 wazige planeten.
Het team creëerde vervolgens die atmosferen in het laboratorium door die gassen in een plasmakamer te laten stromen om interacties met zonnewind te simuleren, die reageert met gassen in de atmosfeer om waasdeeltjes te creëren. Halton meldt dat sommige reacties behoorlijk kleurrijk waren, brandend olijfgroen en paars. De onderzoekers verzamelden de atmosferische deeltjes afgezet op kwartsplaten in de loop van drie dagen. Het onderzoek verschijnt in het tijdschrift Nature Astronomy .
In tegenstelling tot wolken, die voortdurend verdwijnen en hervormen, legt Sarah Hörst, hoofdauteur van de studie, uit dat haze meer een eenrichtingsproces is. Zowel nevel als wolken bestaan uit deeltjes die in een atmosfeer zijn gesuspendeerd, schreef ze in 2016, maar neveldeeltjes bouwen zich op in een atmosfeer, waar ze licht kunnen verspreiden en de temperatuur kunnen beïnvloeden.
De volgende stap is het analyseren van de neveldeeltjes die in de kamer zijn gemaakt om te begrijpen hoe ze kunnen interageren met licht en de temperatuur van een planeet beïnvloeden. Het experiment is niet alleen van toepassing op exoplaneten. Het kan ons ook enig inzicht geven in wazige buren zoals Titan, de maan van Saturnus, die een kandidaat is voor het ondersteunen van het leven. Een onderzoek uit 2013 op basis van gegevens van het Cassini-ruimtevaartuig toonde aan dat de waas van Titan werd geproduceerd door polycyclische aromatische koolwaterstoffen, dezelfde stoffen die wazig worden door uitlaatgassen van auto's (evenals door brandende kolen of zelfs hout) hier op aarde. De studie zou onderzoekers kunnen helpen begrijpen hoe de waas van Titan de maan beïnvloedt en de mogelijkheid van het leven op de wazige wereld beïnvloedt.
"We zijn erg enthousiast om erachter te komen waar deeltjes worden gevormd, waar ze van zijn gemaakt en wat dat betekent voor organische inventarissen voor de oorsprong van het leven", vertelt Hörst aan Halton. “Ik denk dat we veel zullen leren over [ons] zonnestelsel door deze experimenten te doen. We willen niet over slechts één planeet leren; we willen leren hoe planeten werken. ”
Hoewel de beeldvorming van exoplaneten nog steeds relatief zeldzaam is, zal dat niet lang het geval zijn, en enig inzicht in de samenstelling van wazige atmosferen zal nuttig zijn. De lancering van de James Webb Space Telescope is gepland in 2019 en biedt de beste glimpen van exoplaneten tot nu toe, en in de jaren 2020 zal ook een nieuwe generatie grondtelescopen, zoals de Giant Magellan Telescope, online komen.
