De experimenten komen van pas in de zoektocht naar buitenaards leven.

De telescopen die we vandaag de dag hebben, kunnen meer vertellen over de samenstelling van de atmosfeer van exoplaneten. En wel door het licht van hun moederster te analyseren nadat het door die atmosfeer is gesijpeld. Maar: die aanpak werkt niet altijd even goed. Zo kunnen de huidige telescopen niet uit de voeten met atmosferen die veel vaste deeltjes (ook wel aerosolen genoemd) bezitten. Die vaste deeltjes – vermengd met het gas waaruit de atmosfeer is opgebouwd – veranderen namelijk de wijze waarop dat gas de interactie aangaat met het licht van de moederster.

Wetenschappers hebben nu middels experimenten in het lab uitgezocht onder welke omstandigheden een uit aerosolen opgebouwde nevel in buitenaardse atmosferen ontstaat. “Eén van de redenen dat we dit onderzoek zijn gestart, is begrijpen of zo’n nevelige laag op planeten ze leefbaarder of minder leefbaar maken,” vertelt onderzoeker Sarah Hörst. In zekere zin kunnen de onderzoekers met hun experimenten dan ook richting geven aan de zoektocht naar buitenaards leven. “Wat we deels proberen uit te zoeken, is waar je kunt gaan zoeken.” Onduidelijk is in dit stadium namelijk of de aanwezigheid van zo’n nevel bevorderlijk is voor leven zoals wij dat kennen of niet. En dat wil je natuurlijk wel weten alvorens we de volgende generatie telescopen – waaronder de machtige James Webb-telescoop, zeer geschikt om de atmosfeer van exoplaneten uit te pluizen en in die atmosfeer op zoek te gaan naar sporen van leven – gaan inzetten.

Simulatie
Amerikaanse onderzoekers hebben nu dus een eerste poging gedaan om meer inzicht te krijgen in buitenaardse atmosferen en wel door ze voor het eerst te simuleren in het laboratorium. Ze richtten zich daarbij op het meest voorkomende type planeet (dat echter niet in ons zonnestelsel te vinden is en waarvan we daarom ook niet goed weten hoe de atmosfeer eruitziet): de superaarde. Dit is een planeet die groter is dan de aarde, maar kleiner dan Neptunus.
Met behulp van een computermodel simuleerden de onderzoekers negen verschillende atmosferen waarin de verhouding tussen verschillende gassen varieerde. Vervolgens maakten ze deze atmosferen na in het laboratorium door die gassen met elkaar te mengen en te verwarmen. “De belangrijkste vraag was: welke van deze gasmengsels – welke van deze atmosferen – zal naar verwachting nevelig (oftewel rijk aan aerosolen, red.) zijn?” vertelt onderzoeker Sarah Hörst.

Waterrijk
De negen atmosferen bleken allemaal aerosolen te bezitten, maar de mate waarin ze deze herbergden, verschilde. Wat de onderzoekers echter met name verraste, was dat met name waterrijke atmosferen rijk waren aan aerosolen. “We hadden lang het idee dat methaan-chemie de enige manier was om een nevel te maken en nu weten we dat dat niet waar is,” stelt Hörst, verwijzend naar koolwaterstoffen. Verder ontdekten de onderzoekers dat de aerosolen in kleur verschillen, wat waarschijnlijk weer invloed heeft op hoeveel warmte er door de nevel in de atmosfeer blijft hangen. “Een nevelachtige laag kan de temperatuur van een atmosfeer veranderen,” aldus Hörst. “Het kan voorkómen dat hoog-energetische fotonen het oppervlak bereiken.”

De onderzoekers zijn nog niet klaar met hun experimenten. Ze willen nu nagaan hoe de kleur en omvang van de deeltjes van invloed zijn op de wijze waarop deze deeltjes de interactie aangaan met licht. Daarnaast zijn ze van plan om nog meer samenstellingen te simuleren. Deze eerste studie moet dan ook gezien worden als een “eerste stap in een lang proces dat erop gericht is om uit te zoeken welke atmosferen nevelig zijn en wat de impact van die neveldeeltjes is.”