Op de ene helft van de planeet zou het wemelen van de vulkanen, terwijl op de andere helft vrijwel geen erupties plaatsvinden.

Een vulkanisch halfrond. Het klinkt misschien als een spannend uitgangspunt voor een scifi-film. Maar het scenario is niet aan het brein van een schrijver ontsproten, maar aan dat van wetenschappers. En zij denken dat zo’n planeet echt bestaat.

Over LHS 3844b
De planeet met het vermeende vulkanische halfrond is LHS 3844b. De rotsachtige exoplaneet bevindt zich op zo’n 45 lichtjaar afstand van de aarde en is ietsje groter dan onze planeet. LHS 3844b draait in een nauwe baan om zijn moederster heen. En daardoor is continu dezelfde zijde van de planeet op de moederster gericht. Aan deze kant van de planeet (de dagzijde) lopen de temperaturen op tot wel 800 graden Celsius. Ondertussen is het aan de andere kant (de nachtzijde) veel kouder; de temperatuur kan er wel 250 graden onder het vriespunt zakken.


“Wij dachten dat dit grote temperatuurcontrast van invloed kon zijn op de stroming van materiaal in het binnenste van de planeet,” aldus onderzoeker Tobias Meier. “Temperatuurverschillen bepalen namelijk hoe snel materialen in het binnenste van de planeet opstijgen en wegzinken. En de temperaturen zijn ook van invloed op hoe stijf of zacht de materialen zijn en dus hoe waarschijnlijk het is dat zij in het binnenste van de planeet gaan stromen.”

Modellen
Met behulp van modellen hebben onderzoekers hun vermoedens nu nader verkend. En de modellen hintten er inderdaad op dat er in de planeet van alles gebeurt. “Koud materiaal stroomt aan één kant naar beneden en warm materiaal komt aan de andere kant naar boven,” aldus Meier. Het betekent dat materiaal in het binnenste van de planeet van het ene halfrond naar het andere reist. “Wanneer het warme materiaal het koude oppervlak bereikt, koelt het af en wordt het naar de andere kant getransporteerd.” De Wet van behoud van massa dicteert vervolgens dat er op de plek waar massa weg wordt gevoerd ook weer massa wordt aangevoerd. “Wanneer massa op de ene plek wegstroomt, moet massa van elders weer in deze regio terecht komen. Dus als materiaal op de ene plek omhoog komt, moet het elders omlaag gaan. Zo beweegt massa zich in het binnenste van deze planeet continu voort.”

Vulkanen
En die voortdurende stroming in het binnenste van de planeet heeft ook gevolgen voor het oppervlak. “Aan de zijde waar materiaal omhoog stroomt, mag je grootschalig vulkanisme verwachten,” aldus onderzoeker Dan Bower. Het zou dan gaan om hotspot-vulkanen. “Vergelijkbaar met de vulkanische activiteit op Hawaii of IJsland,” vertelt Meier. Hier prikken mantelpluimen – opwaartse stromingen van heet gesteente in het binnenste van de aarde – door de aardkorst heen. Op vergelijkbare wijze zouden opwaartse stromingen op LHS 3844b op één halfrond voor grootschalig vulkanisme zorgen.


Dag- of nachtzijde
Of de planeet aan de dag- of nachtzijde met vulkanen bezaaid is, is niet helemaal duidelijk. “Twee van de vier modellen wijzen op opwaartse stromingen aan de nachtzijde.” In dat geval is de dagzijde vrijwel vrij van vulkanen. “Maar het kan ook aan de dagzijde zijn.” En dan zijn aan de nachtzijde juist weer vrijwel geen vulkanen te vinden.”

James Webb
De studie van Meier en collega’s is gebaseerd op modellen. Toekomstige waarnemingen moeten uitwijzen of er op LHS 3844b daadwerkelijk sprake is van een vulkanisch halfrond. “Met de huidige telescopen is het extreem lastig om dat te zien,” stelt Meier. Hij heeft zijn hoop dan ook gevestigd op de James Webb Space Telescope, die de oppervlaktetemperatuur van exoplaneten heel gedetailleerd in kaart kan brengen en zo aan de hand van de warmte die vulkanen afgeven, kan onthullen waar deze zich ophouden.

Daarnaast hoopt Meier dat er in de nabije toekomst ook planeten ontdekt en gekarakteriseerd worden waarop wereldwijd tektonische activiteit plaatsvindt. De James Webb Space Telescope leent zich daar opnieuw uitstekend voor. Maar ook de reeds actieve planetenjagers CHEOPS en TESS kunnen daar een rol in spelen. Net als ARIEL: een ruimtetelescoop die in 2029 gelanceerd wordt en zeker 1000 reeds bekende exoplaneten nader zal gaan onderzoeken. En wie weet stuit één van deze krachtige telescopen uiteindelijk wel op een planeet waarop – net als op de aarde – platentektoniek voorkomt. “Op dit moment is de aarde de enige planeet in het zonnestelsel met platentektoniek en de vraag waarom we dit wel op de aarde, maar niet op andere planeten (zoals Venus) zien, is nog steeds niet helemaal beantwoord. Er wachten nog veel aardachtige planeten op ontdekking of nadere karakterisering en op sommige van deze exoplaneten kunnen de omstandigheden gunstig zijn voor platentektoniek.” Maar in afwachting van de ontdekking van deze planeten, kan het ook geen kwaad om verder te kijken. “En een beter begrip te krijgen van andere ‘tektonische regimes’ die we in ons eigen zonnestelsel niet kennen, maar die op andere exoplaneten – zoals LHS 3844b – wel een rol spelen,” aldus Meier.