Een onderzoek met metingen door James Webb Space Telescope (JWST) suggereert dat de exoplaneet 55 Cancri e een secundaire atmosfeer heeft die wordt ontgast door de magma-oceaan. In plaats van verdampt gesteente kan de atmosfeer rijk zijn aan CO2 en CO. Dit is het eerste geval van detectie van een secundaire atmosfeer rond een rotsachtige exoplaneet en is van groot belang voor de wetenschap van exoplaneten, omdat het verkrijgen en in stand houden van een gasrijke atmosfeer door een rotsachtige planeet van cruciaal belang is. aan bewoonbaarheid.
Exoplaneten (dat wil zeggen planeten buiten het zonnestelsel) vormen het middelpunt van de zoektocht naar kenmerken van buitenaards leven. Detectie en karakterisering van exoplaneten in de stellaire systemen zijn belangrijk voor de studie van bewoonbare, aardachtige planeten met een omgeving en omstandigheden die bevorderlijk zijn voor het leven.
De eerste exoplaneten werden in de jaren negentig ontdekt. Sindsdien zijn er de afgelopen decennia ruim 1990 exoplaneten ontdekt. Bijna allemaal werden ze gevonden in ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg. Een exoplaneet in een extern sterrenstelsel werd in 2021 voor het eerst ontdekt.
Exoplaneten met een rotsachtig terrein en een secundaire atmosfeer zijn daarom van bijzonder belang voor astronomen exoplaneten waarschijnlijk aardachtige omstandigheden zullen hebben. De secundaire atmosfeer wordt gevormd door het uitgassen van materialen die vastzitten in de warme mantel naar het oppervlak van de planeet. Voor aardse planeten gaat de primaire atmosfeer, gevormd uit lichte gassen zoals waterstof en helium, die tijdens de initiële vorming van de planeet zijn ontstaan, verloren als gevolg van de lagere oppervlaktetemperatuur en de ontsnappingssnelheid van de planeet.
De exoplaneet 55 Cancri e
De Exoplaneet 55 Cancri e is een hete rotsachtige exoplaneet op 41 lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Kreeft. Het is overwegend rotsachtig met een evenwichtstemperatuur van ongeveer 2,000 K, draait rond de zonachtige ster 55 Cancri en wordt geclassificeerd als een superaarde (omdat hij een diameter heeft die tweemaal zo groot is als die van de aarde en de dichtheid iets groter is). De samenstelling ervan is waarschijnlijk vergelijkbaar met die van rotsachtige planeten in het zonnestelsel.
Eerdere studies van deze exoplaneet suggereerden de aanwezigheid van een atmosfeer die rijk is aan vluchtige stoffen. Resultaten ongunstige aanwezigheid van H2/Hij domineerde de primaire atmosfeer, maar het kon de mogelijkheid niet uitsluiten dat de gasomhulling uit verdampt gesteente bestaat, aangezien de planeet heet genoeg is om verdamping van gesmolten gesteente mogelijk te maken. Het zou niet bekend kunnen zijn of de atmosfeer van deze exoplaneet secundair is gevormd door het uitgassen van materiaal dat gevangen zit in de warme mantel naar het oppervlak van de planeet.
De secundaire atmosfeer ontstaat na oorspronkelijke lichtere gassen (voornamelijk H2 en Hij) gaan verloren als de planeet afkoelt. Het wordt gevormd door ontgassing van het binnenste naar het oppervlak van de planeet als gevolg van vulkanen of tektonische activiteiten. De atmosferen van Venus, de Aarde en Mars zijn bijvoorbeeld secundaire atmosfeer. De aanwezigheid van een secundaire atmosfeer op een exoplaneet duidt op een verdere evolutie van een planeet in een vroeg stadium richting mogelijke bewoonbaarheid.
JWST-onderzoek naar exoplaneet 55 Cancri e
De thermische emissiespectrummetingen van de exoplaneet 55 Cancri e door de instrumenten aan boord van de James Webb Space Telescope (JWST) hebben de mogelijkheid uitgesloten dat de atmosfeer uit verdampt gesteente bestaat. De nieuwe bevindingen geven aan dat de atmosfeer wordt ontgast door een magma-oceaan en waarschijnlijk rijk is aan CO2 en co.
Dit is een belangrijke ontwikkeling in de exoplaneetwetenschap. Dit is de eerste keer dat wordt gedetecteerd dat een exoplaneet een omringende atmosfeer heeft die is gevormd uit uitgegaste materialen uit het binnenland (een secundaire atmosfeer).
De aarde, Venus en Mars in ons zonnestelsel waren in het verleden bedekt met de magma-oceaan met een samenspel van atmosfeer, oppervlak en interieur. Daarom zou de nieuwe ontwikkeling ons kunnen helpen de vroege omstandigheden van de aarde, Venus en Mars beter te begrijpen en hoe een rotsachtige planeet een gasrijke atmosfeer verkrijgt en in stand houdt, een belangrijke vereiste voor een planeet om bewoonbaar te zijn.
***
Referenties:
- JPL. Exoplaneten - NASA's Webb wijst op mogelijke atmosfeer rondom rotsachtige exoplaneet. Geplaatst op 8 mei 2024. Beschikbaar op https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-webb-hints-at-possible-atmosphere-surrounding-rocky-exoplanet
- Hu, R., c.s. 2024. Een secundaire atmosfeer op de rotsachtige exoplaneet 55 Cancri e. Natuur 630, 609–612. Gepubliceerd: 08 mei 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x
- Universiteit van Oregon. Pagina's – Primaire en secundaire sfeer. Verkrijgbaar bij https://pages.uoregon.edu/jschombe/ast121/lectures/lec14.html
***
 suggests that the exoplanet 55 Cancri e has a secondary atmosphere outgassed by magma ocean. Instead of vapourised rock, the atmosphere may be rich in CO2 and CO. This is the first instance of detection of secondary atmosphere around a rocky exoplanet and is significant in exoplanet science because acquisition and sustenance of a gas rich atmosphere by a rocky planet is key to habitability. ){kind=link}