Astrobiologen Rory Barnes från University of Washington har skapat programvara som simulerar flera aspekter av planetarisk evolution under miljarder år, med ett öga mot att hitta och studera potentiellt beboeliga världar.

Barnes, en UW biträdande professor i astrobiologi, astronomi och datavetenskap, släppte den första versionen av VPLanet, hans virtuella planetsimulator, i Augusti. Han och hans medförfattare beskrev det i en tidning som accepterats för publicering i Proceedings of the Astronomical Society of the Pacific .

"Det länkar samman olika fysiska processer på ett sammanhängande sätt, " han sa, "så att effekter eller fenomen som inträffar i någon del av ett planetsystem spåras genom hela systemet. Och i slutändan är förhoppningen, självklart, för att avgöra om en planet kan försörja liv eller inte."

VPLanets uppdrag är trefaldigt, Barnes och medförfattare skriver. Programvaran kan:

• simulera nyupptäckta exoplaneter för att bedöma deras potential att ha flytande ytvatten, som är en nyckel till livet på jorden och indikerar att världen är ett livskraftigt mål i sökandet efter liv bortom jorden
• modellera olika planet- och stjärnsystem oavsett potentiell beboelighet, att lära sig om deras egenskaper och historia, och
• möjliggöra transparent och öppen vetenskap som bidrar till sökandet efter liv i universum

Den första versionen innehåller moduler för den interna och magnetiska utvecklingen av jordiska planeter, klimat, atmosfärisk flykt, tidvattenkrafter, orbital evolution, rotationseffekter, stjärnutveckling, planeter som kretsar kring binära stjärnor och gravitationsstörningar från passerande stjärnor.

Den är designad för enkel tillväxt. Medforskare kan skriva nya fysiska moduler "och nästan plugga och spela in dem direkt, ", sa Barnes. VPLanet kan också användas för att komplettera mer sofistikerade verktyg som algoritmer för maskininlärning.

En viktig del av processen, han sa, är validering, eller kontrollera fysikmodeller mot faktiska tidigare observationer eller tidigare resultat, för att bekräfta att de fungerar korrekt när systemet expanderar.

"Då kopplar vi i princip modulerna i ett centralt område i koden som kan modellera alla medlemmar av ett planetsystem för hela dess historia, sa Barnes.

Och även om sökandet efter potentiellt beboeliga planeter är av central betydelse, VPLanet kan användas för mer allmänna förfrågningar om planetsystem.

"Vi observerar planeter idag, men de är miljarder år gamla, " sa han. Det här är ett verktyg som låter oss fråga:'Hur utvecklas olika egenskaper hos ett planetsystem över tiden?'"

Projektets historia går tillbaka nästan ett decennium till ett Seattle-möte för astronomer kallat "Revisiting the Habitable Zone" sammankallat av Victoria Meadows, huvudutredare för det UW-baserade Virtual Planetary Laboratory, med Barnes. Den beboeliga zonen är rymden runt en stjärna som gör att kretsande klippplaneter kan vara tillräckligt tempererade för att ha flytande vatten på sin yta, ge livet en chans.

De kände igen vid den tiden, Barnes sa, att veta om en planet är inom sin stjärnas beboeliga zon helt enkelt inte är tillräcklig information:"Så från detta möte identifierade vi en hel mängd fysiska processer som kan påverka en planets förmåga att stödja och behålla vatten."

Barnes diskuterade VPLanet och presenterade en handledning om dess användning vid den senaste AbSciCon19 världsomspännande astrobiologikonferensen, hölls i Seattle.

Forskningen gjordes genom Virtual Planetary Laboratory och källkoden är tillgänglig online.