Lavaglut-Planeten, die eine Seite ständig ihrem Stern zugewandt haben und auf Temperaturen erhitzt werden, die Gestein schmelzen lassen, bieten ein einzigartiges natürliches Labor, um die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Oberfläche und tiefem Mantel zu erforschen.
Schema der inneren Struktur einer Lavaglut-Planete in einem kalten Zustand.
© Romain Jean-Jacques Eine durch chemische Fraktionierung geprägte Atmosphäre
Die Studie beleuchtet die Bedeutung von Kristallisationsprozessen und der Unterscheidung zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten. Dank neuartiger numerischer Simulationen zeigen die Forscher, dass diese Planeten nach zwei großen thermischen Szenarien verlaufen:
- Wenn das Innere des Planeten vollständig geschmolzen ist, spiegelt die Atmosphäre die globale Zusammensetzung des Planeten wider, und die Nachtseite ist instabil und wird ständig erneuert.
- Wenn das Innere überwiegend fest ist, mit nur einem flachen Lavameer auf der beleuchteten Seite, erweist sich die Atmosphäre als verarmt an bestimmten flüchtigen Elementen wie Natrium, Kalium und Eisen.
Während der Planet abkühlt, fallen unterschiedliche Mineralien aus dem Magma aus und sammeln sich an, verändern die Zusammensetzung des verbleibenden Lavameers und dadurch indirekt auch die der Silikat-Atmosphäre. Diese fortschreitende chemische Umwandlung stellt eine aus der Ferne messbare Signatur dar.
Beobachtungen, um den Faden der Zeit zurückzuverfolgen
Aktuelle Beobachtungsinstrumente, insbesondere das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), sind nun in der Lage, die Temperatur der Nachtseite dieser Planeten zu messen. Dieser Schlüsseldatenpunkt erlaubt Rückschlüsse auf ihren inneren thermischen Zustand und indirekt auf ihre geologische Geschichte.
Die Hypothesen dieses Artikels wurden bereits für Tests mit dem James-Webb-Weltraumteleskop ausgewählt, und ein internationales Astronomenteam hat soeben die Zusage für 100 Stunden Beobachtungszeit erhalten. Zukünftige Beobachtungen, sowohl vom Boden als auch aus dem Weltraum, werden auch eine genauere Analyse der Zusammensetzung ihrer Atmosphäre ermöglichen. Diese Daten werden ein einzigartiges Fenster zu den Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Magmaozean und festem Mantel öffnen.
Auf dem Weg zu einer neuen Geophysik der Exoplaneten
Diese Forschung ebnet den Weg für einen integrierten geophysikalischen Ansatz zur Untersuchung von Gesteinsplaneten außerhalb unseres Sonnensystems. Durch die Kombination von Modellierung des Inneren, atmosphärischen Daten und thermischen Messungen wird es möglich, die Entwicklung dieser Welten von ihrer Entstehung bis zu ihrem heutigen Zustand nachzuvollziehen.
Lavaglut-Planeten, lange Zeit als exotische Kuriositäten betrachtet, erscheinen nun als wesentliche Schlüssel zum Verständnis der tiefen Geschichte von Gesteinsplaneten, einschließlich unseres eigenen.
Quelle: IPGP