Mars-oppdrag lyser på beboelighet av fjerne planeter

Flat Earth unveil 2017 (Kan 2019).

Anonim

Hvor lenge kan en steinete, Mars-lignende planet være beboelig hvis den kretser en rød dvergstjerne? Det er et komplekst spørsmål, men en som NASAs Mars Atmosphere og Volatile Evolution-oppdrag kan bidra til å svare på.

"MAVEN-oppdraget forteller oss at Mars mistet betydelige mengder atmosfæren over tid, og forandret planetenes levetid, " sa David Brain, en MAV-medforsker og professor ved laboratoriet for atmosfærisk og romfysikk ved University of Colorado Boulder. "Vi kan bruke Mars, en planet som vi kjenner mye om, som et laboratorium for å studere steinete planeter utenfor vårt solsystem, som vi ikke vet mye om ennå."

På høstmøtet i American Geophysical Union den 13. desember 2017, i New Orleans, Louisiana, Brain, ble det beskrevet hvordan innsikt fra MAV-oppdraget kunne brukes til beboelighet av steinete planeter som omkranser andre stjerner.

MAVEN bærer en serie instrumenter som har målt Mars 'atmosfæriske tap siden november 2014. Studiene indikerer at Mars har mistet flertallet av atmosfæren til plass over tid gjennom en kombinasjon av kjemiske og fysiske prosesser. Romfartøyets instrumenter ble valgt for å bestemme hvor mye hver prosess bidrar til den totale flukten.

I løpet av de siste tre årene har solen gått gjennom perioder med høyere og lavere solaktivitet, og Mars har også opplevd solstråler, solstråler og koronale masseutkast. Disse varierende forholdene har gitt MAVEN muligheten til å observere Mars 'atmosfæriske rømning å bli krøllet opp og ringt ned.

Brain og hans kolleger begynte å tenke på å bruke disse innsiktene til en hypotetisk Mars-lignende planet i bane rundt noen form for M-stjerne eller rød dverg, den vanligste klassen av stjerner i vår galakse.

Forskerne gjorde noen foreløpige beregninger basert på MAVEN dataene. Som med Mars antok de at denne planeten kunne plasseres på kanten av den beboelige sonen til stjernen. Men fordi en rød dverg er dimmere generelt enn vår Sol, må en planet i beboelig sone bane mye nærmere stjernen enn Merkur er til Solen.

Lysstyrken av en rød dverg ved ekstreme ultrafiolette (UV) bølgelengder kombinert med den nærliggende bane ville bety at den hypotetiske planeten ville bli rammet med omtrent 5 til 10 ganger mer UV-stråling enn den virkelige Mars gjør. Det krenger opp mengden energi som er tilgjengelig for å drivstoff prosessene som er ansvarlige for atmosfærisk flukt. Basert på hva MAVEN har lært, anslår Brain og kollegaer hvordan de individuelle fluktprosessene vil reagere på å ha UV-veksling.

Deres beregninger indikerer at planetenes atmosfære kunne miste 3 til 5 ganger så mange ladede partikler, en prosess som kalles ionerutslipp. Omtrent 5 til 10 ganger mer nøytrale partikler kan gå tapt gjennom en prosess som kalles fotokjemisk flukt, som skjer når UV-stråling bryter sammen molekyler i den øvre atmosfæren.

Fordi mer ladede partikler ville bli opprettet, ville det også være mer forstøvning, en annen form for atmosfærisk tap. Sputtering skjer når energiske partikler akselereres inn i atmosfæren og knocker molekylene rundt, sparker noen av dem ut i rommet og sender andre krasjer inn i naboene, slik en cue ball gjør i et spill med basseng.

Til slutt kan den hypotetiske planeten oppleve omtrent samme mengde termisk flukt, også kalt Jeans escape. Termisk rømning skjer kun for lettere molekyler, som for eksempel hydrogen. Mars mister sin hydrogen ved termisk flukt i toppen av atmosfæren. På exo-Mars vil termisk flukt øke bare hvis økningen i UV-stråling skulle presse mer hydrogen til toppen av atmosfæren.

Samlet antyder estimatene at bane i kanten av beboelsesområdet til en stille M-klasse-stjerne, i stedet for vår Sun, kunne forkorte beboelsesperioden for planeten med en faktor på ca. 5 til 20. For en M-stjerne hvis aktiviteten er forsterket som en Tasmanian djevel, den beboelige perioden kan bli kuttet med en faktor på om lag 1000, noe som reduserer den til et blikk av øye i geologiske termer. Solstormene alene kunne zap på planeten med strålingsbryster tusenvis av ganger mer intens enn den normale aktiviteten fra vår sønn.

Men Brain og hans kolleger har vurdert en spesielt utfordrende situasjon for beboelighet ved å plassere Mars rundt en M-klasse-stjerne. En annen planet kan ha noen formildende faktorer, for eksempel aktive geologiske prosesser som fyller atmosfæren til en grad, et magnetfelt for å skjerme atmosfæren fra stripping av stjernens vind, eller en større størrelse som gir større tyngdekraft til å holde fast i atmosfære.

"Habitabilitet er et av de største emnene i astronomi, og disse estimatene viser en måte å utnytte det vi vet om Mars og Solen for å avgjøre faktorene som styrer om planeter i andre systemer kan være egnet for livet, sier Bruce Jakosky, MAVs hovedforsker ved University of Colorado Boulder.

menu
menu