Bij het bestuderen van rotsachtige werelden buiten het zonnestelsel gebruiken onderzoekers Mars als laboratorium op planetaire schaal.
Hoe lang zou een rotsachtige planeet, vergelijkbaar met Mars, bewoonbaar kunnen blijven als hij rond een rode dwerg cirkelde? NASA's Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) -missie, die onze buurman sinds november 2014 bestudeert, zal helpen deze moeilijke vraag te beantwoorden.
"De waarnemingen van de MAVEN-missie geven aan dat de Rode Planeet geleidelijk een aanzienlijk deel van zijn atmosfeer heeft verloren, en dit heeft de omstandigheden erop veranderd", zegt David Brain, een wetenschapper voor de MAVEN-missie aan de Universiteit van Colorado (VS).
Planetair laboratorium
Bij het bestuderen van rotsachtige werelden buiten het zonnestelsel gebruiken onderzoekers Mars als laboratorium op planetaire schaal. Tijdens de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union op 13 december 2017 in New Orleans, VS, deelde David Brain met collega's hoe de MAVEN-gegevens de bepaling van de bewoonbaarheid van rotsachtige planeten in een baan om verre sterren zullen beïnvloeden.
Ruimtevaartuig MAVEN. Krediet: NASA.
MAVEN heeft een reeks instrumenten aan boord die het verlies van de atmosfeer van Mars meten. Studies tonen aan dat een groot deel ervan de ruimte in is ontsnapt "door" een combinatie van chemische en fysische processen, en de gegevens van de instrumenten geven aanwijzingen over de rol die elk speelde.
Promotie video:
In de afgelopen drie jaar heeft de zon periodes van toenemende en afnemende activiteit meegemaakt, terwijl Mars zonnestormen, zonnevlammen en coronale massa-ejecties heeft meegemaakt. Deze veranderingen hebben MAVEN een unieke kans gegeven om het gedrag van de atmosfeer onder verschillende omstandigheden te observeren.
Rode dwerg en hypothetische Mars
David Brain en zijn collega's pasten deze kennis toe op een hypothetische Marsachtige planeet in een baan om een rode dwergster (de meest voorkomende klasse van sterren in onze melkweg). Ze suggereerden dat de exoplaneet, net als Mars, zich aan de rand van de bewoonbare zone bevindt. Maar omdat rode dwergen zwakker zijn dan de zon, is hun bewoonbare zone veel dichterbij. Het bleek dat de planeet door de extreme ultraviolette straling van de ster en de nabije baan 5-10 keer meer UV ontvangt dan Mars. Dit verhoogt de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor de processen die verantwoordelijk zijn voor het ontsnappen van de atmosfeer.
De locatie van een hypothetische Mars in de bewoonbare zone in een baan om een rode dwerg in vergelijking met de locatie van echte Mars in het zonnestelsel. Krediet: NASA's Goddard Space Flight Center.
Op basis van gegevens van MAVEN berekenden de onderzoekers dat de atmosfeer van exomars 3-5 keer meer geladen deeltjes zou kunnen verliezen in een proces dat ionenlekkage wordt genoemd en 5-10 keer meer neutrale deeltjes als gevolg van fotochemische ontsnapping. Bovendien, aangezien er veel geladen deeltjes in de atmosfeer zullen zijn, zal deze gaan "sproeien". Het sproeiproces is vergelijkbaar met een spelletje biljart: geladen deeltjes botsen tegen moleculen, sommigen duwen de ruimte in en duwen anderen tegen hun buren. Deze kettingreactie verhoogt de snelheid van atmosferisch verlies aanzienlijk. Ten slotte zal de hypothetische planeet worden geconfronteerd met het verlies van lichte moleculen zoals waterstof.
Over het algemeen zou het vinden van een hypothetische Mars aan de rand van de bewoonbare zone van een rustige rode dwerg de levensduur van ongeveer 5-20 keer kunnen verkorten. Als de planeet in een actief rood dwergsysteem wordt geplaatst, wordt deze periode met ongeveer 1000 keer verkort.
Verzachtende omstandigheden
Desalniettemin overwoog David Brain het worstcasescenario door Mars in het midden van een rode dwerg te plaatsen. Een andere planeet kan enkele verzachtende factoren hebben, zoals actieve geologische processen, een magnetisch veld of een grotere afmeting. Dit alles stelt u in staat om de atmosfeer voor een langere periode aan te vullen, te beschermen en vast te houden.
"De bewoonbaarheid van verre werelden is een van de belangrijkste onderwerpen in de astronomie, en deze schattingen laten een manier zien om kennis van Mars en de zon te gebruiken bij de zoektocht naar leven in het heelal", concludeerde Bruce Yakoski, hoofdonderzoeker voor MAVEN aan de Universiteit van Colorado (VS).
Roman Zakharov
