Planeteninnere im TRAPPIST-1-System können von Sonneneruptionen betroffen sein

In einem Kürzlich durchgeführte Studie veröffentlicht in Die Briefe des astrophysikalischen Journalsuntersuchte ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität zu Köln, wie Sonneneruptionen, die vom TRAPPIST-1-Stern ausbrechen, die interne Erwärmung seiner umlaufenden Exoplaneten beeinflussen könnten. Diese Studie hat das Potenzial, uns dabei zu helfen, besser zu verstehen, wie Sonneneruptionen die planetare Evolution beeinflussen. Das TRAPPIST-1-System ist ein Exoplanetensystem, das sich etwa 39 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet und aus mindestens sieben potenziell felsigen Exoplaneten besteht, die einen Stern umkreisen, der 12-mal weniger Masse hat als unsere eigene Sonne. Da der Mutterstern viel kleiner ist als unsere eigene Sonne, sind auch die Planetenbahnen innerhalb des TRAPPIST-1-Systems viel kleiner als unser eigenes Sonnensystem. Wie kann uns diese Studie also helfen, die potenzielle Bewohnbarkeit von Planeten im TRAPPIST-1-System besser zu verstehen?

„Wenn wir die Erde als Ausgangspunkt nehmen, hat die geologische Aktivität die gesamte Oberfläche des Planeten geformt, und die geologische Aktivität wird letztendlich durch die Abkühlung des Planeten angetrieben“, sagt Dr. Dan Bower, Geophysiker am Center for Space and Habitability der Universität Bern und Co-Autor der Studie. „Die Erde hat radioaktive Elemente in ihrem Inneren, die Wärme erzeugen und geologische Prozesse über 4,5 Gy hinaus ermöglichen. Es stellt sich jedoch die Frage, ob alle Planeten radioaktive Elemente benötigen, um geologische Prozesse anzutreiben, die eine bewohnbare Oberflächenumgebung schaffen könnten, die die Entwicklung von Leben ermöglichen würde. Obwohl einige andere Prozesse innerhalb eines Planeten Wärme erzeugen können, sind diese oft kurzlebig oder erfordern besondere Bedingungen, was die Hypothese fördern würde, dass geologische Aktivität (und bewohnbare Umgebungen?) Selten sein könnten.“ Was diese Studie interessant macht, ist, dass TRAPPIST- 1 ist als bekannt Stern vom Typ Mdie viel kleiner als unsere Sonne ist und viel weniger Sonnenstrahlung aussendet.

„M-Sterne (rote Zwerge) sind der häufigste Sterntyp in unserer Sternumgebung, und TRAPPIST-1 hat erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen, seit entdeckt wurde, dass er sieben Erdplaneten umkreist“, sagte Dr. erklärte Bower. „In unserer Studie haben wir untersucht, wie sich stellare Flares von TRAPPIST-1 auf das interne Wärmebudget der umkreisenden Planeten auswirkten, und entdeckten, dass insbesondere für die Planeten, die dem Stern am nächsten sind, die interne Erwärmung aufgrund der ohmschen Dissipation von Flares erheblich ist und geologische Aktivität vorantreiben kann … Darüber hinaus ist der Prozess langlebig und kann über geologische Zeitskalen andauern, was es der Oberflächenumgebung möglicherweise ermöglicht, sich zur Bewohnbarkeit zu entwickeln oder eine Reihe von bewohnbaren Zuständen zu durchlaufen.Zuvor wurde hauptsächlich der Einfluss von Sterneruptionen auf die Bewohnbarkeit berücksichtigt zerstörerisch, zum Beispiel indem die schützende Atmosphäre, die einen Planeten umgibt, abgebaut wird. Unsere Ergebnisse bieten eine andere Perspektive und zeigen, wie Fackeln tatsächlich die Schaffung einer bewohnbaren oberflächennahen Umgebung fördern können.“ Ohmsche Verlustleistung, auch als ohmscher Verlust bekannt, ist definiert als „ein Verlust an elektrischer Energie aufgrund der Umwandlung in Wärme, wenn ein Strom durch einen Widerstand fließt“. Im Wesentlichen haben Wissenschaftler dies verwendet, um die Wärmemenge zu berechnen, die ein Planet verliert, auch bekannt als planetarische Kühlungdenen alle terrestrischen Planetenkörper – sogar die Erde – begegnen.

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Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass die planetare Abkühlung, die auf den TRAPPIST-1-Planeten auftritt, ausreicht, um die geologische Aktivität anzutreiben, was zu dickeren Atmosphären führen würde. Die Modelle des Forschers sagen auch voraus, dass das Vorhandensein eines planetaren Magnetfelds diese Erwärmungsergebnisse verbessern könnte.

Kürzlich hat das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA seinen erste Beobachtungen des TRAPPIST-1-Systems und stellt fest, dass einer der Planeten in seinem System eine geringe Wahrscheinlichkeit hat, eine Wasserstoffatmosphäre zu besitzen, wie die Gasplaneten in unserem eigenen Sonnensystem. Dies könnte darauf hindeuten, dass mindestens einer der Planeten von TRAPPIST-1 eine eher terrestrische Atmosphäre wie Erde, Mars und Venus haben könnte. Welche Folgeforschung ist für diese Studie geplant, da TRAPPIST-1 Potenzial für das Gebiet der Astrobiologie hat?

„Es gibt zwei offensichtliche Wege, die es zu verfolgen gilt“, erklärt Dr. Laube. „Erstens wird unsere Nachbarschaft von M-Sternen dominiert, sodass Beobachtungskampagnen die flackernde Natur von vielen weiteren M-Sternen neben TRAPPIST-1 bestimmen können. Zweitens wird eine verbesserte Charakterisierung des TRAPPIST-Planetensystems durch Beobachtungen und Modelle unser Verständnis des Planeteninneren verbessern. Dadurch können wir unser Modell dahingehend verfeinern, ob die Planeten einen Eisenkern haben oder ob sie einen großen erdähnlichen Silikatmantel haben.“

„Wir planen, umfangreichere physikalische Simulationen durchzuführen, um die Wirkung intrinsischer Magnetfelder besser zu verstehen“, sagt Dr. Alexander Grayver, Heisenberg-Nachwuchsgruppenleiter an der Universität zu Köln und Erstautor der Studie. „Langfristiges Ziel ist es, unser Modell mit Modellen der atmosphärischen Entstehung und Erosion zu verknüpfen.“

Enthält einer der TRAPPIST-1-Planeten die Zutaten für das Leben, wie wir es kennen, oder vielleicht, wie wir es nicht kennen? Nur die Zeit wird es zeigen, und deshalb sind wir Wissenschaft!

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