Rotsachtige exoplaneten mogelijk bewoonbaar dankzij "airco"

De zoektocht naar bewoonbare planeten is vaak gericht op een mogelijke kopie van de aarde, omdat we daarvan weten dat er leven mogelijk is. Nochtans zijn sommige rotsachtige planeten buiten ons zonnestelsel waarschijnlijk veel interessantere kandidaten voor verder onderzoek. Wetenschappers van de KU Leuven hebben 165 klimaatsimulaties uitgevoerd voor exoplaneten die permanent met één kant naar hun "zon" gericht zijn. Ze ontdekten dat twee van de drie mogelijke klimaten op dergelijke planeten potentieel geschikt zouden zijn voor leven.
Mogelijke vormen van circulatie van de warmte (foto: KU Leuven-Ludmila Carone).

De maan staat altijd met dezelfde kant naar de aarde, omdat een volledige rotatie om haar eigen as precies even lang duurt als een complete omwenteling om de aarde. Dat fenomeen heet synchrone rotatie en het komt wel vaker voor, vooral bij hemellichamen die dicht bij elkaar staan. En dat is ook het geval met veel exoplaneten, die de laatste tijd in grote getale ontdekt worden.

De meeste exoplaneten draaien rond relatief kleine en koele sterren, die rode dwergen genoemd worden. Alleen exoplaneten die dicht bij deze sterren staan, kunnen genoeg warmte krijgen om vloeibaar water mogelijk te maken. Aangenomen wordt dat water in vloeibare toestand onontbeerlijk is voor leven.

Exoplaneten die dicht bij hun "zon" staan, zijn, zoals gezegd, vaak permanent met een bepaalde kant naar die ster gekeerd. Daardoor hebben de exoplaneten vaste dag- en nachtkanten. Voor wie op zoek is naar een bewoonbare planeet, lijkt dat niet erg aantrekkelijk: het lijkt aannemelijk dat die rotsplaneten één verschroeiend hete kant hebben, en één ijskoude. 

Toch is dat niet noodzakelijk zo en dat hebben de planeten te danken aan een heel efficiënt "airconditioning"-systeem dat de oppervlaktetemperaturen leefbaar houdt.

Doctor Ludmila Carone, professor Rony Keppens en professor Leen Decin van de KU Leuven hebben nu de mogelijke klimaten van zo’n exoplaneten in kaart gebracht. “Op basis van 3D-modellen onderzochten we exoplaneten met verschillende omwentelingstijden en groottes”, licht Ludmila Carone toe. “Zo ontdekten we drie mogelijke klimaten. Twee daarvan zijn potentieel bewoonbaar.”

Winden

Als de planeet zich erg dicht bij haar ster bevindt, dan is het klimaat onleefbaar. Ook op exoplaneten die rond hun as draaien in minder dan 12 dagen, en dus ook rond de ster, verstoort een sterke oostelijke wind (superrotatie) de atmosferische circulatie. Dat maakt de dagzijde onleefbaar heet.

Een tweede mogelijk klimaat, bij planeten die sneller om hun as draaien, wordt bepaald door twee zwakkere westelijke winden op grote hoogte. De derde klimaatoptie combineert zwakke superrotatie met twee windstromen op grote hoogte. Deze twee laatste windsystemen verstoren de luchtcirculatie niet, waardoor de warmte over heel de planeet verspreid wordt. Dit natuurlijk airconditioning-systeem zorgt er voor dat de planeten potentieel bewoonbaar blijven, zeggen de onderzoekers.

Overigens zijn deze potentieel bewoonbare planeten gemakkelijker te observeren, net omdat ze zo dicht bij hun ster staan. Exoplaneten worden immers gedetecteerd door de sterren te observeren. Als een ster tijdelijk minder helder wordt, komt dat omdat er een planeet voor draaide. Gevoelige telescopen kunnen dat waarnemen en de exoplaneten die dicht bij hun ster staan, zijn uitermate geschikt voor verder onderzoek.

De bevindingen zullen bij toekomstige ruimtemissies helpen om de meest interessante planeten in de buurt van ons zonnestelsel te identificeren voor verder onderzoek. Wetenschappers van de KU Leuven zijn momenteel betrokken bij de voorbereidingen van twee missies in dat verband: de James Webb ruimtetelescoop-missie (2018), die de Hubble ruimtetelescoop opvolgt, en de ruimtemissie PLATO (2024), die op zoek zal gaan naar andere leefbare planeten.

Meest gelezen