Het suggereert dat warme rotsachtige exoplaneten die zich dichtbij hun ster bevinden dus ook niet zo geschikt zijn voor leven zoals wij dat kennen.

LHS 3844b was één van de eerste exoplaneten die planetenjager TESS in 2018 ontdekte. De planeet is ongeveer 1,3 keer groter dan de aarde en heeft slechts 11 uur nodig om een rondje rond de moederster te voltooien. Veel meer kon TESS ons niets over deze exoplaneet vertellen. Reden voor NASA om infraroodtelescoop Spitzer op de planeet te richten. En die telescoop was in staat om licht afkomstig van het oppervlak van LHS 3844b te detecteren en op basis daarvan meer te zeggen over de atmosfeer en het oppervlak van de exoplaneet.

Atmosfeer
Allereerst kan op basis van de waarnemingen van Spitzer gesteld worden dat LHS 3844b hoogstwaarschijnlijk geen atmosfeer bezit. De onderzoekers baseren die conclusie op de enorme temperatuurverschillen die er zijn tussen de dag- en nachtzijde van de planeet (zie kader).


Dag- en nachtzijde
Doordat de afstand tussen LHS 3844b en de moederster zo klein is, is er in dit systeem waarschijnlijk sprake van synchrone rotatie. Dat betekent dat de planeet net zoveel tijd nodig heeft om een rondje rond zijn eigen as te draaien als deze nodig heeft om een rondje rond de moederster te voltooien. Het resultaat is dat altijd dezelfde zijde van de planeet op de ster gericht is. Dat wordt de dagzijde genoemd. De zijde die nooit op de ster gericht is, is de nachtzijde.

Als LHS 3844b een atmosfeer zou hebben, zou de warme lucht op de dagzijde uitzetten, waardoor er winden gegenereerd worden die warmte vanaf de dagzijde naar de nachtzijde transporteren. Zonder atmosfeer is er echter ook geen lucht en dus geen transportmiddel voor de warmte. Het resultaat is een enorm temperatuurverschil tussen de dag- en nachtzijde zoals we dat op LHS 3844b zien. “Het temperatuurverschil op deze planeet is zo groot als het maar zijn kan,” vertelt onderzoeker Laura Kreidberg. “Dat komt keurig overeen met ons model van een naakte rots zonder atmosfeer.”

De moederster
Dat LHS 3844b geen atmosfeer heeft, is misschien niet heel verrassend. De exoplaneet cirkelt namelijk rond een rode dwergster die behoorlijk wat ultraviolet licht afgeeft. Dit licht kan de atmosfeer flink aantasten. Verder zijn dergelijke sterren met name in hun jonge jaren behoorlijk gewelddadig; ze genereren dan zonnevlammen en uitbarstingen waarbij straling en geladen deeltjes vrijkomen die omringende planeten gemakkelijk van hun atmosfeer kunnen ontdoen. Naast de intense straling afkomstig van deze ster kunnen ook diens intense zonnewinden ervoor zorgen dat een planeet zijn atmosfeer kwijtraakt. “We hebben veel theorieën over hoe het planetaire atmosferen rond rode dwergsterren vergaat, maar we zijn nog niet in staat geweest om deze ook te toetsen,” stelt Kreidberg. “Nu met LHS 3844b hebben we voor het eerst een rotsachtige exoplaneet buiten ons zonnestelsel waarbij we middels waarnemingen vast kunnen stellen dat er geen atmosfeer aanwezig is.”

Een artistieke impressie van LHS 3844b. De planeet heeft zeer waarschijnlijk geen atmosfeer (meer) en een zeer donker oppervlak. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (IPAC).

Leven
Voor onderzoekers is het heel belangrijk om meer inzicht te krijgen in factoren die van invloed zijn op de vraag of een planeet zijn atmosfeer kan vasthouden of niet, omdat dat meer richting geeft aan de zoektocht naar buitenaards leven. Leven zoals wij dat kennen, vereist namelijk water. En dat kan alleen standhouden op het oppervlak van een planeet als deze een significante atmosfeer bezit. Zo zien we bijvoorbeeld dat onze planeet – gezegend met een mooie atmosfeer – veel water herbergt, terwijl Mars – waarvan de atmosfeer in de afgelopen miljarden jaren veel dunner is geworden – de oceanen en rivieren die deze ooit bezat, is kwijtgeraakt. En nu blijkt dus ook dat rotsachtige exoplaneten die rond rode dwergsterren cirkelen soms afscheid moeten nemen van hun dampkring. Het is echter nog te vroeg om te concluderen dat er op rotsachtige exoplaneten rond dergelijke sterren – rode dwergsterren zijn het meest voorkomende type ster in onze Melkweg – dus geen leven mogelijk is. “Ik ben nog steeds hoopvol dat andere planeten rond rode dwergsterren hun atmosferen kunnen vasthouden,” aldus Kreidberg. “De aardachtige planeten in ons eigen zonnestelsel zijn enorm divers en ik verwacht dat hetzelfde zal gelden voor systemen buiten ons zonnestelsel.”

Eerder hebben onderzoekers met behulp van Spitzer en ruimtetelescoop Hubble al conclusies getrokken over de atmosferen van gasreuzen buiten ons zonnestelsel. LHS 3844b is echter rotsachtig en gaat voor nu de boeken in als de kleinste planeet waarbij men onderzoek heeft gedaan naar de atmosfeer. Zoals gezegd concluderen de onderzoekers dat LHS 3844b geen atmosfeer heeft op basis van licht afkomstig van het oppervlak. Omdat de planeet zo warm is, geeft deze veel infrarood licht af. Spitzer is een infraroodtelescoop en dus geknipt voor het onderzoeken van licht afkomstig van het oppervlak van deze planeet.

Op basis van de waarnemingen van Spitzer kan niet alleen geconcludeerd worden dat LHS 3844b geen atmosfeer heeft. Door te kijken naar het albedo van het oppervlak van de planeet – oftewel de mate waarin het oppervlak licht reflecteert – denken de onderzoekers ook meer over de samenstelling van het oppervlak te kunnen zeggen. Zo wijst het onderzoek uit dat LHS 3844b vrij donker is. De wetenschappers vermoeden dan ook dat deze bedekt is met basalt: een donker vulkanisch gesteente. “We weten dat de maria (grote vulkanische vlakten, red.) op de maan lang geleden gevormd zijn door vulkanisme en we vermoeden dat dit ook op deze planeet het geval is,” aldus onderzoeker Renyu Hu.