Seit die ersten Exoplaneten - Planeten außerhalb unseres eigenen Sonnensystems - 1992 entdeckt wurden, haben Astronomen über 3.700 von Sternen aus der ganzen Galaxie katalogisiert. In den letzten zehn Jahren haben wir tatsächlich begonnen, einige Exoplaneten mithilfe verschiedener Bildgebungstechnologien zu „sehen“ und dabei farbenfrohe Wolken und Schleiern freizulegen. Das Problem ist, dass unsere Erfahrung mit fremden Atmosphären kläglich gering ist und wir nicht wissen, was diese Trübungen bedeuten. Aus diesem Grund haben Forscher in einer neuen Studie die Atmosphären fremder Welten im Labor nachgebildet und ihnen ein Modell zum Verständnis dieser trüben Welten gegeben, berichtet Marty Halton von der BBC.
Einer Pressemitteilung zufolge können unsere aktuellen Teleskope einige Planeten so gut erkennen, dass wir mithilfe der Spektrometrie bestimmen können, welche Hauptelemente in ihrer Atmosphäre vorkommen. Aber wenn es um eine trübe Atmosphäre geht, fallen unsere Instrumente aus. Aus diesem Grund haben Forscher der Johns Hopkins University beschlossen, diese Atmosphären zu simulieren, um sie besser zu verstehen.
Das Team erstellte zunächst Computermodelle verschiedener Atmosphären, die auf zwei gängigen Klassen von Planeten, Supererden und Mini-Neptunen, möglich sein könnten, die in unserem heimischen Sonnensystem nicht zu finden sind. Indem sie verschiedene Verhältnisse von Kohlendioxid, Wasserstoff und gasförmigem Wasser mit Helium, Kohlenmonoxid, Methan und Stickstoff kombinierten und modellierten, was mit diesen Kombinationen bei drei Temperatursätzen passiert, simulierten sie die möglichen Atmosphären von 9 trüben Planeten.
Das Team erstellte diese Atmosphären im Labor, indem es diese Gase in eine Plasmakammer strömte, um Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind zu simulieren, der mit Gasen in der Atmosphäre reagiert und Dunstpartikel erzeugt. Halton berichtet, dass einige der Reaktionen ziemlich bunt waren und in Olivgrün und Violett brannten. Die Forscher sammelten die auf Quarzplatten abgelagerten atmosphärischen Partikel innerhalb von drei Tagen. Die Forschung erscheint in der Zeitschrift Nature Astronomy .
Im Gegensatz zu Wolken, die sich ständig auflösen und reformieren, erklärt Sarah Hörst, Hauptautorin der Studie, dass Dunst eher ein Einbahnstraßenprozess ist. Sowohl Dunst als auch Wolken bestehen aus Partikeln, die in einer Atmosphäre schweben, schrieb sie 2016, aber Dunstpartikel bilden sich in einer Atmosphäre, in der sie Licht streuen und die Temperatur beeinflussen können.
Der nächste Schritt besteht darin, die in der Kammer erzeugten Trübungspartikel zu analysieren, um zu verstehen, wie sie mit Licht interagieren und die Temperatur eines Planeten beeinflussen können. Das Experiment gilt nicht nur für Exoplaneten. Es könnte uns auch einen Einblick in dunstige Nachbarn wie Titan, den Saturnmond, geben, der ein Kandidat für das Leben ist. Eine Studie aus dem Jahr 2013, die auf Daten des Cassini-Raumfahrzeugs basiert, zeigte, dass Titans Dunst von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen erzeugt wurde, denselben Substanzen, die auf der Erde Dunst aus Autoabgasen (sowie aus der Verbrennung von Kohle oder sogar Holz) erzeugen. Die Studie könnte Forschern helfen zu verstehen, wie Titans Dunst den Mond beeinflusst und die Möglichkeit des Lebens in der dunstigen Welt beeinflusst.
„Wir sind sehr gespannt, wo Partikel entstehen, woraus sie bestehen und was dies für organische Bestände zur Entstehung des Lebens bedeutet“, sagt Hörst gegenüber Halton. „Ich denke, wir werden durch diese Experimente viel über unser Sonnensystem lernen. Wir wollen nicht nur einen Planeten kennenlernen. Wir wollen lernen, wie Planeten funktionieren. “
Während die Abbildung von Exoplaneten noch relativ selten ist, wird dies nicht lange der Fall sein, und es wird nützlich sein, einen Einblick in die Zusammensetzung von trüben Atmosphären zu erhalten. 2019 soll das James Webb-Weltraumteleskop auf den Markt kommen und die bisher besten Einblicke in Exoplaneten bieten. In den 2020er Jahren wird auch eine neue Generation von bodengestützten Teleskopen wie das Riesenteleskop Magellan online gehen.
