Een nieuw voorgestelde NASA-missie moet gaan onderzoeken hoe extreme ultraviolette straling en coronale massa-ejecties (CME's) de atmosferen van exoplaneten kunnen wegblazen. De missie, genaamd ESCAPE (Extreme-ultraviolet Stellar Characterization for Atmospheric Physics and Evolution), werd in 2026 voorgesteld als een Small Explorer-concept en moet inzicht geven in de vraag waarom sommige planeten bewoonbaar blijven en andere niet.
Het probleem van de bewoonbare zone
Het concept van de bewoonbare zone is nuttig om te bepalen welke planeten op de juiste afstand van hun ster staan om vloeibaar water op het oppervlak te kunnen hebben. Maar dat alleen bepaalt niet of een planeet daadwerkelijk bewoonbaar is, zo stelt universetoday.com. Bewoonbaarheid vereist namelijk dat een planeet zijn atmosfeer langdurig kan behouden, en dat is precies waar veel exoplaneten moeite mee hebben.
Vooral rode dwergsterren vormen een probleem. Omdat deze sterren relatief zwak zijn, liggen hun bewoonbare zones dicht bij de ster zelf. Dat betekent dat potentieel bewoonbare planeten blootstaan aan extreme straling en fakkels van de ster. De EUV-fotoverdamping kan in slechts enkele miljoenen jaren tientallen of honderden aardatmosferen van een exoplaneet wegblazen, waardoor de planeet onbewoonbaar achterblijft.
Onderzoek naar atmosferisch verlies
De wetenschappelijke achtergrond van de missie wordt beschreven in een onderzoekspaper met de titel "ESCAPE: a small explorer mission to study the stellar drivers of exoplanet evolution", waarvan Allison Youngblood, onderzoeksastrofysicus bij het Exoplanets and Stellar Astrophysics Laboratory van NASA's Goddard Space Flight Center, de hoofdauteur is. Het onderzoek is beschikbaar via arXiv.
In het paper staat dat de langetermijnstabiliteit van exoplanetaire atmosferen kritisch afhangt van de extreme-ultraviolette fotonen en hoogenergetische deeltjesstromen van de gastster, die slecht zijn gekwantificeerd. De onderzoekers stellen dat ESCAPE dit gat in de kennis over atmosferisch behoud moet aanpakken.
De kosmische kustlijn
Om atmosferisch verlies te begrijpen, werken astronomen met het idee van de zogenaamde "Cosmic Shoreline" – een denkbeeldige grens die aangeeft waar een planeet wel of niet genoeg zwaartekracht heeft om zijn atmosfeer vast te houden tegen de straling van de ster in.
De ESCAPE-missie moet specifiek gaan meten hoe EUV-straling en CME's van verschillende typen sterren de atmosferen van exoplaneten beïnvloeden. Dit is belangrijk omdat niet alleen rode dwergen, maar ook andere sterren dit effect kunnen hebben op hun planeten.
Implicaties voor de zoektocht naar leven
De resultaten van de missie zouden grote gevolgen kunnen hebben voor de zoektocht naar bewoonbare exoplaneten. Als veel planeten in bewoonbare zones hun atmosfeer verliezen door stellaire activiteit, dan zou het aantal potentieel bewoonbare werelden in het heelal kleiner kunnen zijn dan eerder gedacht.
De missie bevindt zich nog in de conceptfase en moet nog door de selectieprocedure van NASA worden goedgekeurd. Als ESCAPE wordt geselecteerd, zou de missie belangrijke data kunnen leveren over hoe sterren de evolutie van planeetatmosferen beïnvloeden – en daarmee over de vraag welke planeten werkelijk kans maken op leven.