frictie

Wetenschappers hebben goed nieuws voor planeten in een gevaarlijke baan rond hun ster: de warmte die ze genereren kan er wel eens voor zorgen dat ze in een veiligere baan terechtkomen en zelfs kandidaten voor buitenaards leven worden.

Het gaat er soms nogal heftig aan toe in jonge planetaire systemen. Grote planeten kunnen de baan van de kleinere planeten sterk beïnvloeden. Die kleinere planeten – qua grootte vergelijkbaar met de aarde – gaan dan bijvoorbeeld in een ovaalvormige baan rond hun ster draaien. En dat is een gevaarlijke aangelegenheid. De kans dat ze in botsing komen met een ander hemellichaam stijgt. Net als de kans dat ze door hun eigen ster verorberd worden en de kans dat ze uit het systeem gewipt worden.

Opwarming
Een ander gevaar is dat de de planeet te sterk opwarmt. Wanneer de planeet dicht bij de ster staat, zorgt de zwaartekracht van die ster ervoor dat de planeet vervormt. Zodra de planeet op grote afstand van de ster is, neemt deze zijn ‘oude’ vorm weer aan. Dat vervormende proces (getijdewerking) resulteert in frictie. En frictie genereert warmte. In extreme gevallen kan er zoveel warmte gegenereerd worden dat de planeet vloeibaar wordt.

Sneller in een cirkelvormige baan
Het moge duidelijk zijn: een ovaalvormige baan rond een ster brengt risico’s met zich mee. Maar onderzoeker komen nu met goed nieuws voor planeten die uit meerdere lagen bestaan (bijvoorbeeld: een rotsachtige korst, mantel en ijzeren kern). Ze bestudeerden het effect dat getijdenwerking op deze planeten heeft. Eén van de conclusies die ze kunnen trekken, is dat sommige planeten dankzij die getijdenwerking tien tot honderd keer sneller hun gevaarlijke ovaalvormige baan inwisselen voor een veiligere ronde baan. Dat proces neemt normaliter verschillende miljoenen jaren in beslag, maar de getijdenwerking kan ervoor zorgen dat een gelaagde planeet dat binnen enkele honderdduizenden jaren klaarspeelt.

Hoe dan?
De planeten warmen door de getijdenwerking zodanig op dat ze bijna smelten of in ieder geval één bijna gesmolten laag bezitten. Deze bijna gesmolten laag rekt en strekt zich gemakkelijk en genereert nog meer warmte. De planeet stoot die warmte af en verliest daarbij heel snel energie. De baan die de planeet volgt, verandert zo van vorm: van ovaal naar cirkel. Zodra de planeet zich in die cirkelvormige baan gevestigd heeft, zal de frictie – en dus ook de warmte – afnemen. De bijna gesmolten lagen worden weer hard en het oppervlak van de planeet wordt beloopbaar.

Een planeet die volledig smelt zou heel weinig frictie produceren. En ook koude, stijve planeten genereren minder frictie dan men op voorhand dacht. Dat zou met name gelden voor planeten die verder van hun ster verwijderd staan. Deze werelden kunnen wel eens heel lang aan hun ovaalvormige baan vast blijven houden. “In dit geval kan de langere, niet-cirkelvormige baan de leefbare zone vergroten, omdat de getijdewerking gedurende een langere tijd een energiebron blijft,” vertelt onderzoeker Terry Hurford. “Dat is geweldig voor weinig heldere sterren of ijzige werelden met ondergrondse oceanen.” Een aardachtige planeet kan ook veel warmte genereren als deze – heel paradoxaal – bedekt is met een hele dikke laag ijs. Een ijslaag die duizenden kilometers dik is, reageert sterk op de zwaartekracht van de ster en genereert dus een hoop frictie en warmte.