Wie leven zoekt op exoplaneten, zoekt fosfine

Astronomen kijken erg uit naar de komst van de James Webb Space Telescope. Met deze ruimtetelescoop is het mogelijk de atmosfeer van exoplaneten te onderzoeken. Daarmee zou je in principe het bestaan van leven op die planeet moeten kunnen aantonen. Maar waar moet je dan op letten? Je zou daarbij aan allerlei stoffen kunnen denken, zoals zuurstof of methaan, maar die stoffen kunnen ook op niet-biologische wijze ontstaan.

Daarom is de wetenschap op zoek naar een biosignatuur: een stof die enkel ontstaan kan zijn door leven. Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology denken zo’n stof gevonden hebben: fosfine (een fosfor atoom met drie watersof atomen).

Voor ons is fosfine uiterst giftig en ontvlambaar en voor de meeste zuurstof-ademende wezens niet goed. Maar anaerobe micro-organismen, zoals de eerste bacteriën maken deze stof zelf. En er is geen ander niet-biologisch proces dat fosfine maakt op planeten zoals de Aarde. (In de atmosferen van Jupiter en Saturnus is ook fosfine gevonden, maar dat is waarschijnlijk gevormd onder de intense druk en temperatuur diep in die planeten)

De James Webb Space Telescope zal in staat zijn fosfine te detecteren tot op 16 lichtjaar, zolang er in de atmosfeer net zoveel fosfine zit als het methaan-gehalte hier op Aarde. Dat betekent wel dat de micro-organismen flink fosfine moeten produceren, willen we het ontdekken.

Bronnen:

http://news.mit.edu/2019/phosphine-aliens-stink-1218

https://phys.org/news/2019-12-smelly-poisonous-molecule-sure-fire-extraterrestrial.html

Credits coverafbeelding: NASA, MIT

Waarom er een gat zit tussen super-Aardes en mini-Neptunussen

Dankzij de Kepler telescoop en nu ook de TESS kennen we inmiddels duizenden exoplaneten. Genoeg om te kunnen zien wat voor planeten veel voorkomen en welke minder. We weten dankzij de transit methode de omvang van die planeten. De massa is lastiger te bepalen. (Een maan om die planeten zou daarbij erg kunnen helpen, maar de eerste exomaan moet nog steeds bevestigd worden.)

Wat opvalt is dat rotsachtige planeten zo groot als de Aarde vrij normaal zijn, net als planeten van 2 tot 3 keer de doorsnede van de Aarde. Ook planeten als Neptunus komen veel voor. Het aantal planeten met een omvang tussen de super-Aardes en mini-Neptunussen (van 10 keer de diameter van de Aarde) is echter opvallend klein. Wat is daar aan de hand?

Een team van astronomen heeft een mogelijke verklaring. Zij zeggen dat planeten, zoals de Aarde, bij hun ontstaan eerst zeeën van magma hebben. Bij de Aarde is dat later afgekoeld en gestold. Maar planeten met drie keer de diameter van de Aarde hebben een dikkere atmosfeer, waarschijnlijk met veel waterstof. Die atmosfeer werkt als een deken, waardoor dat magma niet snel afkoelt.

Waar de modellen tot nu van uit gingen, is dat dat magma inert is, dus nergens mee reageert. Maar dat magma is erg vloeibaar, bijna net zo vloeibaar als water. Wat deze nieuwe studie zegt, is dat waterstof waarschijnlijk gaat oplossen in het magma. De planeet ‘eet’ als het ware zijn atmosfeer.

Je moet hierbij bedenken dat dit proces gebeurt in het vroege leven van planeten, waarbij ze nog stof en gas uit de stofschijf rond hun ster opvangen. Dus, komt er dan nog meer waterstof in die atmosfeer, dan wordt de atmosfeer nog dikker, en neemt het magma nog makkelijker extra waterstof op. De planeet word dan dus niet groter in diameter, maar wel in massa. Pas als het genoeg materie aantrekt dat het de massa van een mini-Neptunus bereikt, gaat de atmosfeer groeien en wordt de planeet zichtbaar groter.

Er moet nog van alles aan deze hypothese getest worden. De auteurs van dit wetenschappelijke artikel geven alvast een aantal zaken waarop gelet kan worden. Bijvoorbeeld zouden planeten verder van hun ster door hun lagere temperatuur minder waterstof in hun kern kunnen opnemen, waardoor super-Aardes daar wel groter kunnen worden.

Bron:

https://news.uchicago.edu/story/why-some-planets-eat-their-own-skies

Credits coverafbeelding: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)/L. Kreidberg & J. Bean (U. Chicago)/H. Knutson (Caltech)

Voorspoedige tests van de ExoMars parachutes

Er zijn goede ontwikkelingen rond de parachutes van de Europees-Russische ExoMars 2020 missie. Dat is de missie die de Rosalind Franklin rover in 2021 op Mars moet zetten. De parachutes die nodig zijn om af te remmen van 21.000 km per uur tot enkele km per uur, werden eerder dit jaar getest. Beide hoofdparachutes, een van 15 meter en een van 35 meter, raakten daarbij beschadigd. Heel vervelend, want veel tijd om te testen heeft ESA niet meer. De lancering moet tussen 26 juli en 11 augustus 2020 plaats vinden. En het ruimteschip, met parachutes, moet ruim voor die tijd ontsmet en ingepakt worden.

ESA vroeg de hulp in van experts bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory. JPL heeft al heel lang ervaring met landen op Mars, alhoewel ExoMars’ 35 meter parachute groter is dan alles wat tot nu toe gevlogen heeft naar Mars. De experts van JPL konden desondanks nuttige aanwijzingen geven om de parachutes makkelijker te laten ontvouwen met minder wrijving en dus minder schade.

Dat heeft zijn vruchten afgeworpen. Bij nieuwe hoge snelheidstests op de grond ontvouwden de parachutes zich zonder schade. Er worden nog meer van deze tests gepland. De uiteindelijke test van grote hoogte moet in februari-maart in Utah gaan plaats vinden. Die test moet goed verlopen, anders wordt de lancering komende zomer afgeblazen. Dat uitstel betekent extra kosten en het is maar de vraag of de missie dan genoeg budget krijgt om twee jaar later door te gaan.

De 310 kg zware Rosalind Franklin rover moet vooralsnog op 21 maart 2021 landen op Mars, op een Russisch platform genaamd Kazachok (“kleine kozak”).

Bronnen:

http://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/Promising_progress_for_ExoMars_parachutes

“Nederlandse” exoplaneet krijgt naam Nachtwacht

Vandaag heeft de in 2007 ontdekte exoplaneet HAT-P-6b een naam gekregen. Die naam is Nachtwacht en de ster waar het om draait heeft vanaf nu Sterrennacht, genoemd naar Vincent van Gogh’s beroemde schilderij. Het was maar een van de 112 exoplaneten en hun 112 sterren die vandaag een naam kregen. Vele landen kregen de gelegenheid om te stemmen op de naam van een exoplaneet en ster.

In Nederland was de winnaar eigenlijk planeet Nijntje en ster Moederpluis, maar die werden door de Internationale Astronomische Unie (IAU) afgekeurd wegens actief intellectueel eigendomsrecht. België mocht HD 49674b benoemen. De ster is Nervia gaan heten en de planeet Eburonia, beiden genoemd naar Belgische Keltische stammen. Duitsland koos ervoor om de planeet HD 32518b te noemen naar de Neri rivier die door Ethiopië stroomt met Mago als de naam van een Ethiopisch nationaal park.

De meeste sterren en planeten zijn genoemd naar oude stammen, hun goden of hun helden. Ook rivieren, meren en gebergtes van landen komen vaak voor. En Taiwan noemde haar ster Formosa.

Wonen er over honderden of duizenden jaren kolonisten van Aarde op een planeet genaamd Nachtwacht, Xólotl (Mexico), YanYan (Australië) of Isli (Marokko)? Dat is niet erg waarschijnlijk. Het gaat hier om de eerst ontdekte exoplaneten en het gaat hier om veel hete Jupiters: planeten ter grootte van Jupiter of groter die heel dicht om hun ster draaien. Die planeten waren het “makkelijkst” om te ontdekken omdat ze om de paar dagen om hun ster draaien en er dus veel waarnemingen van mogelijk waren.

Nachtwacht is trouwens niet de eerste naam van een exoplaneet met een naam van Nederlandse origine. Rond de ster 55 Cancri A (of Copernicus) draait de planeet Lipperhey, genoemd naar de Nederlandse uitvinder van de telescoop.

Bronnen:

https://iau.org/news/pressreleases/detail/iau1912/

http://www.nameexoworlds.iau.org/

https://newscientist.nl/nieuws/nederlandse-planeet-gaat-nachtwacht-heten/

 

ESA lanceert morgen nieuwe exoplaneten-telescoop

[Update 17-12-2019 21:30] De lancering is vanochtend afgeblazen vanwege een software fout in de (bovenste) Fregat rakettrap. De lancering is nu morgen (18-12-2019) gepland om 9:54.

 

Morgenochtend wordt een nieuwe Europese ruimtetelescoop gelanceerd die onderzoek gaat doen naar al bekende exoplaneten. Eerdere ruimtetelescopen, zoals de Franse CoRoT, en NASA’s Kepler en TESS ontdekten talloze exoplaneten. Maar CHEOPS, zoals de nieuwe ruimtetelescoop heet, gaat bekende exoplaneten gedetailleerd onderzoeken. Wat overigens niet wil zeggen dat CHEOPS geen nieuwe exoplaneten gaat ontdekken. De instrumenten aan boord zijn zo gevoelig dat ze nieuwe planeten kunnen vinden in bekende zonnestelsels.

Looking_into_the_Cheops_telescope_tube.jpg
De primaire spiegel van CHEOPS (University of Bern / T. Beck)

Het hart van de satelliet is een 30 cm Ritchey-Chrétien telescoop. Een van de zaken waar eerdere exoplaneten-jagers niet zo goed in waren, was het bepalen van de grootte van exoplaneten. CHEOPS is daar veel beter in. Het gaat speciaal kijken naar super-Aardes en Neptunussen. En CHEOPS kan veel vaker vervolgonderzoek doen naar dezelfde exoplaneten, wat de metingen beter maakt.

CHEOPS wordt morgenochtend gelanceerd op een Sojoez raket vanaf de lanceerbasis Kourou in Frans Guyana. Je kunt de uitzending van ESA volgen vanaf 9:30. De lancering is gepland om 9:54 Nederlande tijd.

De uitzending kan hier bekeken worden: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/ESA_Web_TV.

Bronnen:

https://sci.esa.int/web/cheops

https://sci.esa.int/web/cheops/-/cheops-launch-media-kit

Credits coverafbeelding: ESA / ATG medialab

Deeltjes in het vroege zonnestelsel groeiden mogelijk dankzij een elektrische lading

Stapje voor stapje leren we meer over het ontstaan van ons zonnestelsel. We weten dat het begon met de geboorte van de zon, waaromheen een hoop stof en gas draaide. Dat stof klonterde langzaam maar zeker bij elkaar tot millimeter grote deeltjes. Die klonterden weer samen tot centimeter grote deeltjes. Uiteindelijk klonterde alles samen tot kilometer grote protoplaneten en zo verder tot de planeten die we vandaag de dag kennen.

Er is echter een probleem: als je millimeter grote stofpartikels bij elkaar stopt in microzwaartekracht, dan komen ze niet bij elkaar. Ze botsen van elkaar weg en worden niet die steeds grotere objecten die je nodig hebt om planeten te vormen. Daar was een verklaring voor nodig.

Wetenschappers besloten om dit te testen in microzwaartekracht. Maar een test hiervoor in de ruimte maakt een experiment vrij duur. Dus ze maakten gebruik van een val-toren in Bremen, de 146 meter hoge Bremen Drop Tower. Een experiment kan daarin maximaal 9,3 seconden microzwaartekracht ondergaan. Het experiment wordt daarvoor omhoog geschoten met een katapult en valt dan weer naar beneden in een bak met balletjes van piepschuim.

41567_2019_728_Fig11_ESM
De impact van een deeltje in een groter cluster van deeltjes. Het cluster blijft ondanks de impact bij elkaar. (Credits: Tobias Steinpilz et al)

De uitkomsten van de experimenten in de valtoren werden gecombineerd met modellen voor de vorming van grotere deeltjes. En het blijkt dat de barrière van millimeter naar centimeter grote deeltjes alleen overbrugd kan worden als je er van uit gaat dat de deeltjes elektrisch geladen zijn. Zelfs als de deeltjes een gelijke lading hebben, blijkt dat ze samenklonteren tot grotere deeltjes.

De bevindingen met dit experiment zijn niet alleen interessant voor de astronomie. Ze blijken ook nuttig voor zogenaamde “fluidized bed reactors” die gebruikt worden in de industrie voor het maken van plastics tot medicijnen. Door zo’n reactor wordt gas geblazen waarna deeltjes met elkaar moeten reageren. Het idee dat je ze makkelijker kunt laten reageren met een elektrische lading kan hierbij ook van nut zijn.

 

Bronnen:

https://phys.org/news/2019-12-planets.html

Coverfoto: Tobias Steinpilz et al

 

Asteroïde Ryugu heeft een complexe historie achter zich

Hayabusa-2 is sinds afgelopen week op weg naar Aarde met een belangrijke buit: monsters van de asteroïde Ryugu. Maar ook bij Ryugu verrichtte de Japanse missie wetenschap. Het fotografeerde de 860 meter grote asteroïde van alle kanten.

2019_11_13_01-1.jpg

Astronomen zijn vervolgens inslagkraters gaan tellen. Inslagkraters kunnen een hoop zeggen over de geschiedenis van een hemellichaam. Het vinden van alle kraters vinden was wel lastig. Kraters op Ryugu zijn niet zo duidelijk als op bijvoorbeeld de maan. Dat komt omdat Ryugu niet een keiharde rots is, maar eerder een bij elkaar gekomen poreus hoopje puin. En het absorbeert de inslagen van meteorieten daarom vrij goed. En dit laat uiterst vage inslagkraters achter.

2019_11_13_01-2.jpg
Alle 77 gevonden kraters op Ryugu (Kobe University)

Maar er vielen toch wat zaken op. Zo zijn er beduidend meer kraters aan de oostkant van Ryugu, dan aan de westkant. Ook de polen hebben veel minder kraters. Ryugu heeft ook een duidelijke kam over de evenaar en ook de westkant hiervan bevat veel minder kraters.

Vermoed wordt dat Ryugu vroeger veel sneller om zijn as draaide: eens per 3 uur in plaats van de 7,6 uur nu. En daardoor hebben landverschuivingen plaats gevonden richting de westkant. De kraters zijn daardoor bedekt geraakt.

De equatoriale kam is bovendien iets gedraaid ten opzichte van de evenaar. Dit wijst erop dat de polen verplaatst zijn. Dit kan door een inslag gebeurd zijn. Al met al heeft Ryugu een complexe geschiedenis achter de rug. Een geschiedenis waarover we nog veel meer gaan leren als de monsters binnen zijn.

 

Op de dag dat Hayabusa-2 Ryugu verliet was het trouwens 5 jaar geleden sinds de lancering van de missie.

 

Bronnen:

https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe_en/NEWS/news/2019_11_27_01.html

https://phys.org/news/2019-11-impact-crater-analysis-ryugu-asteroid.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103519303641

Coverfoto: Kobe University