Treffen Sie den Höllenplaneten mit einem Magmaozean und felsigem Regen

Rötlicher, gestreifter Planet in der Nähe seines Sterns und andere Sterne im Hintergrund.

Künstlerisches Konzept von K2-141b, einer heißen Lavawelt mit Magmaozean, Gesteinsdampfatmosphäre und Überschallwinden. Bild über Julie Roussy/ McGill Graphic Design/ Getty Images/McGill Universität.


In einer am 3. November 2020 angekündigten neuen Studie beschrieb ein internationales Forscherteam einen Planeten, der in unserem Sonnensystem einzigartig ist. Die ErdgrößeExoplanet– K2-141b genannt – ist auf der einen Seite eine heiße Lavawelt, auf der anderen aber extrem kalt. Es hat einen Magmaozean, eine Gesteinsdampfatmosphäre und Überschallwinde. K2-141b ist einer von zwei Planeten in einem Sternensystem um 202Lichtjahrevon unserem Sonnensystem in RichtungWassermann der Wasserträger, eine Konstellation, die an Novemberabenden aus allen Teilen der Welt zu sehen ist.

Planeten, die in der Nähe ihrer Sterne kreisen, sind natürlich viel heißer als weiter entfernte, zum Beispiel Merkur und Venus in unserem Sonnensystem. Aber in einigen Sonnensystemen gibt es Planeten, die ihre Sterne noch näher umkreisen als Merkur, der unserer Sonne am nächsten ist. Einige dieser extremen Welten werden als . bezeichnetLavaplaneten, wo Wissenschaftler glauben, dass zumindest ein Teil ihrer Oberflächen von Ozeanen aus geschmolzenem Magma bedeckt ist.


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Am 3. November haben Wissenschaftler der McGill University, der York University und des Indian Institute of Science Educationangekündigtdass ein solcher Planet untersucht wird – genanntK2-141b– ist noch exotischer. Es ist eine Welt, die auf der einen Seite sengend heiß und auf der anderen eiskalt ist, mit einem etwa 100 km tiefen Magmaozean, „Regen“ aus Gestein, das verdunstet und dann in einem regelmäßigen Zyklus ähnlich dem Wasserkreislauf ausfällt Erde und Überschallwinde mit einer Geschwindigkeit von über 3.100 Meilen pro Stunde (5.000 km/h). Wild! Die Ergebnisse basieren auf Daten der NASAKepler-WeltraumteleskopundSpitzer Weltraumteleskop.

der York UniversityDi Giang Nguyenist Hauptautor der Studie,veröffentlicht3. November 2020, impeer-reviewedTagebuchMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Nguyen sagte in aStellungnahme:

Die Studie ist die erste, die Vorhersagen über die Wetterbedingungen auf K2-141b macht, die mit Teleskopen der nächsten Generation wie dem James Webb Space Telescope aus Hunderten von Lichtjahren Entfernung entdeckt werden können.




Rötliche geschmolzene Lavaoberfläche mit Hügeln und großer Sonne im gelb-rosa Himmel.

Es wird angenommen, dass die Oberfläche von K2-141b größtenteils von einem Magmaozean bedeckt ist (Konzept des Künstlers). Bild über MediaInaf TV/Die Science Times.

K2-141b wurde 2018 entdeckt und hat nur etwa den 1 1/2-fachen Radius der Erde, ist aber eine sehr fremde Welt. Seine Oberfläche, Atmosphäre und Ozean sindallebestehend aus Gestein, speziellNatrium,Siliziummonoxid, undSiliciumdioxid.

Es ist auch in anderer Hinsicht anders. Der Planet istGezeitensperrezu seinem Stern, was bedeutet, dass immer dieselbe Seite dem Stern zugewandt ist, genau wie eine Seite des Mondes immer der Erde zugewandt ist. Etwa 2/3 von K2-141b befinden sich im ewigen Tageslicht, etwas, das wir auf unserer eigenen Welt nie erleben. Das ermittelten die Forscher, indem sie Beleuchtungsmuster des Planeten in den Teleskopdaten analysierten.

Wie wirkt sich das auf das Klima des Planeten aus? Diese Art der Gezeitensperre bedeutet, dass es bei K2-141b drastische Temperaturunterschiede zwischen der Tag- und der Nachtseite gibt. Auf der sternabgewandten Seite ist es bitterkalt, schätzungsweise unter -200 Grad Celsius. Aber auf der dem Stern zugewandten Seite wird die Temperatur auf sengende 5.700 Grad Fahrenheit (3.000 Grad Celsius) geschätzt. In unserem eigenen Sonnensystem stellen wir uns die sengende Oberflächentemperatur der Venus als heiß genug vor, um Gesteine ​​​​zu schmelzen. Aber auf K2-141b ist es so heiß, dass Felsen könnenverdampfen. Das verdampfte Gestein trägt dazu bei, eine dünne Atmosphäre auf dem Planeten zu schaffen. WieNicolas Cowanan der McGill Universitybemerkt:


Unsere Entdeckung bedeutet wahrscheinlich, dass sich die Atmosphäre ein wenig über die Küste des Magmaozeans hinaus erstreckt, was die Beobachtung mit Weltraumteleskopen erleichtert.

Felsiger Planet mit vielen glühenden rötlichen Wirbeln auf seiner Oberfläche und Sternen im Hintergrund.

55 Krebs e, fast doppelt so groß wie die Erde, ist eine weitere mögliche Lavawelt, wie sie im Konzept des Künstlers zu sehen ist. Bild überNASA/ JPL-Caltech.

Der Gesteinsdampf, der auf der Tagseite des Planeten entsteht, wirkt auch als Niederschlag. Der Zyklus ist im Grunde ähnlich dem, was auf der Erde passiert, aber ohne Wasser. Der Mineraldampf verhält sich wie irdischer Niederschlag; die Überschallwinde tragen es auf die Nachtseite des Planeten, wo es an die Oberfläche „regnet“. Die Strömungen im Magmaozean fließen mit den ausgefällten Mineralien zurück auf die heiße Tagseite des Planeten, wo die Gesteinsminerale wieder verdunsten.

Es ist ein regelmäßiger Zyklus, aber nicht so stabil wie auf der Erde. Da der Magmaozean langsam zurück zur heißen Seite fließt, wird sich die Mineralzusammensetzung nach Ansicht der Wissenschaftler im Laufe der Zeit allmählich ändern, was sowohl die Oberfläche als auch die Atmosphäre von K2-141b beeinflusst. Cowangenannt:


Alle Gesteinsplaneten, einschließlich der Erde, begannen als geschmolzene Welten, kühlten dann aber schnell ab und erstarrten. Lavaplaneten geben uns einen seltenen Einblick in dieses Stadium der planetaren Evolution.

Ihre Berechnungen zu K2-141b wollen die Forscher nun weiter testen. Sie werden nun Daten des Spitzer-Weltraumteleskops verwenden, um spezifischere Temperaturen für die Tag- und Nachtseite des Planeten zu bestimmen. Später planen sie, das kommende James Webb Space Telescope (JWST), die 2021 starten soll, um die Atmosphäre zu analysieren.

Lavawelten wie K2-141b sind in unserem Sonnensystem unbekannt. Selbst Merkur ist der Sonne nicht nahe genug, um Magma-Ozeane auf seiner Oberfläche zu haben. Auf der Erde und dem Mond des Jupiterdas(und vielleicht Venus) können die Lavaströme von Vulkanen eine Vorstellung davon geben, wie es ist, aber es ist immer noch nicht dasselbe, als würde ein Großteil oder der größte Teil der gesamten Oberfläche eines Planeten buchstäblich geschmolzen, um Magma-Ozeane zu erzeugen.

Lächelnder junger Mann in Strickjacke auf hellem Hintergrund.

Tue Giang Nguyen von der York University, Erstautor der neuen Studie. Bild überYork-Universität.

Die Erde und andere Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem waren tatsächlich eine Art Lavawelt, als sie vor mehreren Milliarden Jahren begannen, sich zu bilden, und sie waren immer noch extrem heiß, geschmolzen und unbewohnbar. Aber dann kühlten sie allmählich ab und wurden zu den festen, felsigen Welten, die wir heute sehen. Im Fall der Erde befindet sich im Kern noch Restwärme, aber die Oberfläche kühlt sich genug ab, um eine dickere Atmosphäre und Wasser zu haben. Kleinere Planeten wie Merkur kühlten ebenfalls ab, haben aber wenig oder keine innere Wärme mehr und sehr dünne oder nicht vorhandene Atmosphären. Geschmolzene Welten wie K2-141b könnten daher wertvolle Hinweise darauf liefern, wie junge, neugeborene Gesteinsplaneten entstehen und sich entwickeln, bevor sie genug abkühlen, um Gesteinswelten zu werden.

Fazit: Der Lavaplanet K2-141b ist eine extreme Welt mit einem Magmaozean, einer Gesteinsdampfatmosphäre und Überschallwinden.

Quelle: Modellierung der Atmosphäre des Lavaplaneten K2-141b: Implikationen für die niedrig- und hochauflösende Spektroskopie

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