Sommige planeten in de bewoonbare zone zijn niet goed voor het leven, maar andere daarbuiten misschien wel
Een planeet met een mondiale oceaan onder een dampende waterstofatmosfeer, zoals de wereld die in de illustratie van deze kunstenaar wordt getoond, zou een rijpe plek kunnen zijn om naar leven te zoeken, zeggen onderzoekers.
Bij het overwegen waar te zoeken naar buitenaards leven, hebben astronomen het meestal gehouden met wat bekend is. De beste kandidaten voor bewoonbare planeten worden beschouwd als degenen die het meest op de aarde lijken: klein, rotsachtig, met ademende atmosferen en een redelijke hoeveelheid warmte van hun sterren.
Maar naarmate er meer planeten buiten het zonnestelsel zijn ontdekt, hebben astronomen gedebatteerd over het nut van deze definitie (SN: 10/4/19). Sommige planeten in de zogenaamde bewoonbare zone, waar de temperatuur juist is voor vloeibaar water, zijn waarschijnlijk helemaal niet goed voor het leven. Anderen buiten dat aangewezen gebied kunnen zich perfect op hun gemak voelen.
Nu stellen twee studies voor het concept van “bewoonbare zone” te herzien om rekening te houden met meer van de planeten die astronomen in de kosmos kunnen tegenkomen. Een nieuwe definitie brengt meer planeten in de bewoonbare plooi; de ander duwt wat naar buiten.
“Beide artikelen richten zich op het in twijfel trekken van het klassieke idee van de bewoonbare zone”, zegt astronoom Noah Tuchow van Penn State University. “We moeten het bereik van plaatsen waar we kijken uitbreiden, zodat we geen bewoonbare planeten missen.”
Sommige over het hoofd geziene planeten zouden veel groter kunnen zijn dan de aarde en mogelijk helemaal geen sterrenlicht ontvangen. Astrofysicus Nikku Madhusudhan van de Universiteit van Cambridge en collega’s stellen voor: nieuwe categorie van mogelijk bewoonbare planeet die op bijna elke afstand van elke soort ster te vinden is.
Deze hypothetische planeten hebben een wereldwijde oceaan van vloeibaar water, genesteld onder een dikke waterstofrijke atmosfeer (SN: 5/4/20). Madhusudhan noemt ze ‘Hycean’-planeten, voor ‘waterstof’ en ‘oceaan’. Ze kunnen tot 2,6 keer zo groot zijn als de aarde en tot 10 keer zo massief, rapporteren Madhusudhan en collega’s op 25 augustus in de Astrofysisch tijdschrift. Die dikke atmosfeer zou de temperatuur voor vloeibaar water juist kunnen houden, zelfs met minimale input van een ster, terwijl de oceaan alles wat leeft zou kunnen beschermen tegen verpletterende atmosferische druk.
“We willen verder gaan dan ons gefixeerde paradigma tot nu toe op aardachtige planeten”, zegt Madhusudhan. “Alles wat we tot nu toe over exoplaneten hebben geleerd, is enorm divers. Waarom ons beperken als het om het leven gaat?”
In de zoektocht naar buitenaards leven zouden Hycean-planeten verschillende voordelen hebben ten opzichte van rotsachtige planeten in de bewoonbare zone, zegt het team. Hoewel het moeilijk te zeggen is welke werelden zeker oceanen en waterstofatmosferen hebben, zijn er veel meer bekende exoplaneten in het massa- en temperatuurbereik van Hycean-planeten dan er aardachtige planeten zijn. Dus de kansen zijn goed, zegt Madhusudhan.
En omdat ze over het algemeen groter zijn en meer uitgebreide atmosferen hebben dan rotsachtige planeten, zijn Hycean-planeten gemakkelijker te onderzoeken op biosignaturen, moleculaire tekenen van leven. Detecteerbare biosignaturen op Hycean-planeten kunnen zeldzame moleculen omvatten die geassocieerd zijn met het leven op aarde, zoals dimethylsulfide en carbonylsulfide. Deze hebben de neiging om een te lage concentratie te hebben om te detecteren in dunne aardachtige atmosferen, maar dikkere Hycean-atmosferen zouden ze gemakkelijker laten zien.
Het beste van alles is dat bestaande of geplande telescopen die moleculen binnen een paar jaar kunnen detecteren, als ze er zijn. Madhusudhan heeft al plannen om NASA’s James Webb Space Telescope, die later dit jaar gelanceerd wordt, te gebruiken om de waterrijke planeet K2 18b (SN: 9/11/19).
De bewoonbaarheid van die planeet werd besproken toen het in 2019 werd gemeld. Madhusudhan zegt dat 20 uur observaties met JWST het debat zou moeten oplossen.
“In het beste geval ontdekken we leven op K2 18b”, zegt hij, “maar ik houd mijn adem er niet bij in.”
Astronoom Laura Kreidberg van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, denkt dat het waarschijnlijk niet zo eenvoudig zal zijn. Planeten in het Hycean-formaat hebben de neiging om bewolkte of wazige atmosferen te hebben, waardoor biosignaturen moeilijker op te pikken zijn.
Het is ook niet duidelijk of Hycean-planeten daadwerkelijk in de natuur bestaan. “Het is een heel leuk idee”, zegt ze. “Maar is het gewoon een leuk idee, of klopt het met de werkelijkheid? Ik denk dat we het absoluut nog niet weten.”
In plaats van een nieuwe manier te bedenken om exoplaneten in de bewoonbare familie te brengen, schoppen Tuchow en mede-Penn State-astronoom Jason Wright enkele schijnbaar bewoonbare planeten eruit. Het paar realiseerde zich dat het gebied van milde temperaturen rond een ster verandert naarmate de ster evolueert en van helderheid verandert.
Sommige planeten worden geboren in de bewoonbare zone en blijven daar hun hele leven. Maar sommigen, mogelijk de meeste, worden buiten de bewoonbare zone van hun ster geboren en komen deze later binnen, naarmate de ster ouder wordt. In augustus Onderzoeksnotities van de American Astronomical Society, Tuchow en Wright stellen voor om die werelden te noemen “laat bewoonbare planeten.”
Wanneer astronomen hun telescopen op een bepaalde ster richten, zien de wetenschappers slechts een momentopname van de bewoonbare zone van de ster, zegt het paar. “Als je tegenwoordig naar een planeet in de bewoonbare zone kijkt, heb je geen idee hoe lang die er al is”, zegt Tuchow. Het is een open vraag of planeten die later in het leven de bewoonbare zone binnenkomen, ooit bewoonbaar kunnen worden, legt hij uit. Als de planeet te dicht bij de ster was begonnen, had hij al zijn water kunnen verliezen door een broeikaseffect, zoals Venus deed. Door Venus naar de positie van de aarde te verplaatsen, krijgt het zijn water niet terug.
Aan de andere kant zou een planeet die verder van zijn ster is geboren, volledig bedekt kunnen zijn met gletsjers, die zonlicht weerkaatsen. Ze zullen misschien nooit smelten, zelfs niet als hun sterren helderder worden. Erger nog, hun water kan rechtstreeks van bevroren naar verdampt gaan, een proces dat bekend staat als sublimatie. Dat scenario zou de planeet geen tijd geven met zelfs maar een gezellige natte plas waar het leven in kan beginnen.
Deze planeten bevinden zich ‘nog steeds in de bewoonbare zone’, zegt Tuchow. “Maar het voegt vragen toe over de vraag of in de bewoonbare zone zijn eigenlijk bewoonbaar betekent.”
