Während Astronomen damit begonnen haben, Daten über die Atmosphären von Planeten zu sammeln, erfahren wir mehr über deren Zusammensetzung und Entwicklung. Dicke Atmosphären sind am einfachsten zu untersuchen, aber dieselben dicken Atmosphären können die Oberfläche eines Planeten vor dem Blick verbergen. Eine Venus-ähnliche Welt hat beispielsweise eine so dichte Atmosphäre, dass es unmöglich ist, das Gelände des Planeten zu sehen. Es scheint, je wahrscheinlicher es ist, die Atmosphäre eines Planeten zu verstehen, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass wir seine Oberfläche verstehen. Aber das könnte sich ändern, dank einer neuen Studie, die zur Veröffentlichung in der Studie angenommen wurde Monatliche Mitteilungen der Royal Astrophysical Society Und verfügbar auf der arXiv Preprint-Server.
Gesteinswelten haben einen reichen chemischen Austausch zwischen ihren Oberflächen und ihrer Atmosphäre. Auf der Erde verändern die Zyklen von Regen und Verdunstung, Wachstums- und Erntezeiten sowie vulkanische Aktivitäten die Zusammensetzung der Atmosphäre im Laufe der Zeit. Dieser Austausch findet über einen langen Zeitraum statt, sodass sich Erdoberfläche und Atmosphäre nie in einem gegenseitigen Gleichgewichtszustand befinden. Auf der Venus mit ihrer dichten Atmosphäre und trockenen Oberfläche ist der Austausch zeitlich kürzer, aber immer noch nicht schnell genug, um ein Gleichgewicht zu erreichen.
In dieser Studie argumentieren die Autoren, dass für warme Venus-ähnliche Welten mit besonders dichter Atmosphäre ein chemisches Gleichgewicht zwischen Oberfläche und Luft erreicht werden kann. Diese Welten sind die Art, die wir bei kleinen Sternen finden, die sie eng umkreisen, und eignen sich daher gut für Atmosphärenstudien.
Um zu zeigen, wie das funktioniert, simulierte das Team chemische Wechselwirkungen direkt an der Grenzfläche zwischen der Atmosphäre und der Gesteinsoberfläche. Ihre Simulationen zeigten, dass das chemische Gleichgewicht einfacher Moleküle wie Kohlendioxid in der Atmosphäre der Venus genutzt werden kann, um die Zusammensetzung ihrer Oberfläche zu untersuchen. Abhängig von der Oberflächentemperatur könnten venusähnliche Exoplaneten starke Wechselwirkungen mit den komplexeren Molekülen CaAl2Si2O8 und MgAl2O4 beobachten.
Mit anderen Worten: Unter den richtigen Umständen sind kleine Gesteinswelten, die ihren warmen Stern eng umkreisen, ausgezeichnete Kandidaten für diese Art von Studie. Was wir über ihre Atmosphäre erfahren, kann einen Einblick in die Zusammensetzung ihrer Oberfläche und sogar in ihre geologische Aktivität geben. Wir könnten sogar feststellen, ob bestimmte Mineralien auf der Oberfläche eines Exoplaneten vorhanden sind oder nicht, ohne jemals seine Oberfläche direkt zu betrachten.
Diese Art von Informationen ist für unser Verständnis der Entstehung terrestrischer Planeten von entscheidender Bedeutung. Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass unser Sonnensystem eher ungewöhnlich ist und dass ein Sonnensystem ohne große Planeten im inneren Sonnensystem selten ist. Indem wir die Entwicklung und Zusammensetzung der inneren Planeten anderer Sterne verstehen, erfahren wir, warum unser Sonnensystem ungewöhnlich ist, und vielleicht erfahren wir sogar, ob Leben wie unseres im Universum häufig oder selten vorkommt.
Mehr Informationen:
Xander Byrne et al, Atmosphären als Fenster zu felsigen Exoplanetenoberflächen, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.11133