Rotsachtige planeten die om kleinere sterren cirkelen, kunnen namelijk een atmosfeer hebben die stabiel genoeg is om leven te ondersteunen.
Onderzoekers maakten vorige week bekend dat ze hebben gezocht naar tekenen van leven in het TRAPPIST-1-systeem. Met behulp van de Allen Telescope Array hebben ze 28 uur lang het hele systeem doorgespit op zoek naar radiosignalen die mogelijk van buitenaardse technologie afkomstig zijn. Helaas leverde de zoektocht naar aliens uiteindelijk niets op. Maar dat sluit de mogelijkheid van leven rond deze nabije ster nog niet uit, zo stelt een nieuwe studie nu.
TRAPPIST-1
Het TRAPPIST-1-systeem bestaat uit een kleine, koele ster (een zogenoemde rode dwerg, zie kader) op ongeveer 41 lichtjaar afstand van de aarde. Dit systeem herbergt zeven rotsachtige planeten, waarvan er enkele zich in de bewoonbare zone bevinden. In deze zone kunnen de omstandigheden geschikt zijn voor vloeibaar water, een essentieel element voor leven zoals wij dat kennen. Om deze redenen is TRAPPIST-1 een belangrijke bestemming in de zoektocht naar leven buiten de aarde.
Rode dwergsterren (M-sterren) zijn de meest voorkomende en langstlevende sterren in het heelal. Ze zijn een stukje kleiner en koeler dan onze eigen zon. Rode dwergen blijken vaak, zoals dus ook bij TRAPPIST-1 het geval is, rotsachtige planeten te herbergen. En sommige van deze aardachtige werelden draaien ook nog eens in de leefbare zone. Al deze ingrediënten samen maken rode dwergen erg interessant in de zoektocht naar buitenaards leven.
Ondanks al deze gunstige aspecten hebben eerdere studies twijfels geuit over de bewoonbaarheid van de planeten in het TRAPPIST-1-systeem. Dat heeft vooral te maken met de sterke UV-straling waar planeten die rond rode dwergsterren draaien, mee worden gebombardeerd. Deze straling kan tot wel honderden duizenden keren sterker kan zijn dan wat de aarde van de zon ontvangt. Dit kan er vervolgens voor zorgen dat het oppervlaktewater weg brandt. Dit zou leiden tot een uitgedroogd oppervlak en, als alleen het waterstof uit de waterdamp ontsnapt, een ophoping van reactief zuurstof kunnen veroorzaken. Dit laatste zou de chemie die nodig is voor het ontstaan van leven in de weg staan. Over de kansen om leven te vinden rond rode dwergen zijn onderzoekers dan ook niet meer zo optimistisch.
Zoektocht naar aliens
Maar nu toont een nieuwe studie aan dat de zoektocht naar aliens rondom TRAPPIST-1 niet helemaal tevergeefs is geweest. Zo stellen onderzoekers nu dat rotsachtige planeten die rond rode dwergsterren draaien, toch een atmosfeer kunnen ontwikkelen die op lange termijn stabiel is. “Een van de meest fascinerende vragen in de exoplaneetastronomie is of rotsachtige planeten rond rode dwergsterren in staat zijn om hun atmosfeer te behouden die leven kunnen ondersteunen”, zegt hoofdauteur Joshua Krissansen-Totton. “Onze resultaten wijzen erop dat sommige van deze planeten inderdaad een atmosfeer kunnen hebben, wat de kans vergroot dat deze veelvoorkomende planetaire systemen levensvatbaar zijn.”
James Webb
Sinds de lancering eind 2021 heeft de James Webb-ruimtetelescoop de kans vergroot om tekenen van leven op exoplaneten, oftewel planeten buiten ons zonnestelsel, te ontdekken. Deze ruimtetelescoop is gevoelig genoeg om een aantal rode dwergster-systemen te observeren, waaronder het TRAPPIST-1-systeem. Tot nu toe suggereren gegevens dat de heetste rotsachtige planeten, die zich dicht bij de TRAPPIST-1-ster in de buurt bevinden, geen significante atmosfeer hebben. De telescoop heeft echter nog niet de mogelijkheid gehad om de planeten in de leefbare zone – die verder van hun ster liggen en de meest gunstige afstand voor vloeibaar water en leven bieden – duidelijk te karakteriseren.
De bewoonbare of leefbare zone is het gebied dat zich op een dusdanige afstand bevindt van een ster dat er eventueel leven mogelijk is. Belangrijkste voorwaarde daarbij is de temperatuur. Het moet er niet te warm of te koud zijn, zodat water niet bevriest of verdampt, maar vloeibaar blijft. Leuk weetje: dit gebied wordt ook wel de Goldilocks-zone genoemd, naar het sprookje van Goudlokje en de drie beren. Volgens het verhaal moet een meisje van drie borden pap proeven, waarbij het eerste te warm is, het tweede te koud en het derde precies goed.
Om te achterhalen of planeten in deze leefbare zone ook daadwerkelijk leefbaar zijn, hebben de onderzoekers in de nieuwe studie een rotsachtige planeet gemodelleerd terwijl deze zich in de gesmolten fase bevond en gedurende honderden miljoenen jaren afkoelde tot een vaste, aardachtige planeet. De resultaten laten zien dat waterstof en andere lichte gassen aanvankelijk naar de ruimte ontsnapten. Voor planeten verder van de ster vandaan, waar de temperatuur gematigder is, reageerde waterstof echter met zuurstof en ijzer in het binnenste van de planeet. Dit resulteerde in de vorming van water en andere zwaardere gassen, waardoor een atmosfeer ontstond die stabiel blijft in de loop der tijd.
Gematigde planeten
Kortom, de kans dat sommige planeten rondom TRAPPIST-1 leven herbergen, is best reëel. “Het is gemakkelijker voor Webb om de heetste planeten die dicht bij de ster staan te observeren, omdat ze meer thermische straling uitstralen, die minder wordt verstoord door de ster zelf”, aldus Krissansen-Totton. “Voor deze planeten hebben we een duidelijke conclusie: ze hebben geen dikke atmosfeer. Daarentegen kunnen de meer gematigde planeten mogelijk wel een atmosfeer hebben. Dit betekent dat ze nauwkeurig met telescopen onderzocht moeten worden, vooral vanwege hun potentie om bewoonbaar te zijn.”
De James Webb-telescoop heeft zoals gezegd nog niet kunnen vaststellen of de planeten die iets verder van de TRAPPIST-1-ster liggen een atmosfeer hebben. Maar als dat het geval is, zou dat betekenen dat ze vloeibaar water aan de oppervlakte en een gematigd klimaat kunnen hebben, wat gunstig zou zijn voor het ontstaan van leven. Krissansen-Totton betoogt dan ook dat het de moeite waard is om rotsachtige planeten die zich in de bewoonbare zone van het TRAPPIST-1-systeem bevinden, grondiger te bestuderen. Alleen zo zullen we definitief kunnen vaststellen of deze planeten inderdaad een atmosfeer en omstandigheden hebben die geschikt zijn voor leven.
