Er is veel minder water op de oppervlakken van verre planeten buiten ons zonnestelsel dan gedacht. Deze exoplaneten zijn namelijk niet bedekt met een dikke laag water, zoals vaak wordt beweerd. Dat is de conclusie van een internationaal onderzoek onder leiding van de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Zwitserland); The Astrophysical Journal Letters, 18 september).
Een exoplaneet die om een dwergster op 124 lichtjaar van de aarde draait haalde in april van dit jaar de voorpagina’s van diverse kranten. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge (VK) meldden dat planeet K2-18B weleens een mariene wereld zou kunnen zijn met een diepe, allesomvattende oceaan vol leven. Uit de nieuwe studie blijkt nu echter dat het zeer onwaarschijnlijk is dat 'sub-Neptunussen' zoals K2-18B worden gedomineerd door water, en dat de omstandigheden aldaar bepaald niet bevorderlijk zijn voor het ontstaan van leven.
K2-18B is groter dan de aarde, maar kleiner dan Neptunus en behoort daarmee tot een klasse van planeten die in ons zonnestelsel niet voorkomt. Waarnemingen tonen echter aan dat ze elders in het heelal talrijk zijn. Deze sub-Neptunussen zijn waarschijnlijk ver van hun moederster gevormd, voorbij de zogeheten sneeuwgrens, waar water tot ijs bevriest en vervolgens naar binnen toe migreert.
Tot nu toe werd aangenomen dat sommige van deze planeten in staat waren om tijdens hun vorming bijzonder grote hoeveelheden water te verzamelen, en daardoor met diepe oceanen zijn bedekt.
‘Onze berekeningen laten zien dat dit scenario niet klopt’, zegt Caroline Dorn, hoogleraaar exoplaneten aan de ETH Zürich. ‘Dit komt doordat eerdere studies een cruciaal zwak punt hadden, namelijk dat ze de chemische koppeling tussen de atmosfeer en het inwendige van de planeet buiten beschouwing lieten’.
De Zwitserse onderzoekers stellen dat sub-Neptunussen tijdens hun vorming door een fase gaan waarin ze met een diepe, hete oceaan van magma zijn bedekt. Een atmosfeer van waterstofgas zorgt ervoor dat deze toestand miljoenen jaren standhoudt.
In hun studie onderzochten ze hoe de chemische interacties tussen de magma-oceaan en de atmosfeer het watergehalte van jonge sub-Neptunussen beïnvloedt. Daarbij maakten ze gebruik van een bestaand computermodel dat de planetaire evolutie gedurende een specifieke periode beschrijft. Ze combineerden dit met een nieuw model dat de chemische processen berekent die plaatsvinden tussen het gas in de atmosfeer, en de metalen en silicaten in het magma.
De computersimulaties laten zien dat de chemische processen de meeste watermoleculen vernietigen. De vrijgekomen waterstof- en zuurstofatomen hechten zich vervolgens aan de metalen en silicaten in het magma, en verdwijnen grotendeels in de kern van de planeet.
Dit maakt de zoektocht naar buitenaards leven moeilijker dan gehoopt. De omstandigheden die bevorderlijk zijn voor het ontstaan van leven, met voldoende vloeibaar water op het oppervlak, bestaan mogelijk alleen op kleinere planeten, die waarschijnlijk alleen goed waarneembaar zullen zijn met telescopen die nog beter zijn dan de Webb-ruimtetelescoop.(EE)
Exoplanets are not water worlds