Även om det är våldsamt och oförutsägbart, stjärnflammor som sänds ut av en planets värdstjärna hindrar inte nödvändigtvis liv från att bildas, enligt en ny Northwestern University-studie.

Sänds ut av stjärnor, stjärnflammor är plötsliga blixtar av magnetiska bilder. På jorden, solens flammor skadar ibland satelliter och stör radiokommunikationen. någon annanstans i universum, robusta stjärnflammor har också förmågan att tömma och förstöra atmosfäriska gaser, såsom ozon. Utan ozon, skadliga nivåer av ultraviolett (UV) strålning kan penetrera en planets atmosfär, vilket minskar dess chanser att hysa ytliv.

Genom att kombinera 3D-atmosfärskemi och klimatmodellering med observerade flaredata från avlägsna stjärnor, ett team som leds av nordväst upptäckte att stjärnflammor kan spela en viktig roll i den långsiktiga utvecklingen av en planets atmosfär och beboelighet.

"Vi jämförde atmosfärskemin hos planeter som ofta upplever flare med planeter som inte upplever några flare. Den långsiktiga atmosfärskemin är mycket annorlunda, " sa Northwesterns Howard Chen, studiens första författare. "Kontinuerliga flare driver faktiskt en planets atmosfäriska sammansättning in i en ny kemisk jämvikt."

"Vi har funnit att stjärnflammor kanske inte utesluter existensen av liv, " tillade Daniel Horton, studiens seniorförfattare. "I vissa fall, fackling eroderar inte allt atmosfäriskt ozon. Ytlivet kan fortfarande ha en chans att slåss."

Studien kommer att publiceras den 21 december i tidskriften Natur astronomi . Det är en gemensam satsning mellan forskare vid Northwestern, University of Colorado i Boulder, University of Chicago, Massachusetts Institute of Technology och NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Horton är biträdande professor i jord- och planetvetenskap vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. Chen är en Ph.D. kandidat i Hortons Climate Change Research Group och en framtida utredare från NASA.

Betydelsen av bloss

Alla stjärnor – inklusive vår egen sol – blossar, eller slumpmässigt frigöra lagrad energi. Lyckligtvis för jordbor, solens flammor har vanligtvis en minimal inverkan på planeten.

"Vår sol är mer av en mild jätte, sa Allison Youngblood, en astronom vid University of Colorado och medförfattare till studien. "Den är äldre och inte lika aktiv som yngre och mindre stjärnor. Jorden har också ett starkt magnetfält, som avleder solens skadliga vindar."

Tyvärr, de flesta potentiellt beboeliga exoplaneter är inte lika lyckliga. För att planeter potentiellt ska kunna hysa liv, de måste vara tillräckligt nära en stjärna så att deras vatten inte fryser — men inte så nära att vattnet förångas.

"Vi studerade planeter som kretsar inom de beboeliga zonerna av M- och K-dvärgstjärnor - de vanligaste stjärnorna i universum, ", sa Horton. "Bytbara zoner runt dessa stjärnor är smalare eftersom stjärnorna är mindre och mindre kraftfulla än stjärnor som vår sol. På baksidan, M och K dvärgstjärnor tros ha mer frekvent blossande aktivitet än vår sol, och deras tidvattenlåsta planeter kommer sannolikt inte att ha magnetiska fält som hjälper till att avleda deras stjärnvindar."

Chen och Horton har tidigare genomfört en studie av M dvärgstjärnsystems långsiktiga klimatmedelvärden. Bloss, dock, inträffar på timmar eller dagar långa tidsskalor. Även om dessa korta tidsskalor kan vara svåra att simulera, Det är viktigt att införliva effekterna av flare för att skapa en mer komplett bild av exoplanetatmosfärer. Forskarna åstadkom detta genom att införliva flare data från NASA:s Transiting Exoplanet Satellite Survey, lanserades 2018, i sina modellsimuleringar.

Använda bloss för att upptäcka liv

Om det finns liv på dessa M och K dvärg exoplaneter, tidigare arbeten antar att stjärnflammor kan göra det lättare att upptäcka. Till exempel, stjärnflammor kan öka mängden livsindikerande gaser (som kvävedioxid, dikväveoxid och salpetersyra) från omärkliga till detekterbara nivåer.

"Rymdens väderhändelser ses vanligtvis som en nackdel för beboelighet, " sade Chen. "Men vår studie visar kvantitativt att en del rymdväder faktiskt kan hjälpa oss att upptäcka signaturer av viktiga gaser som kan betyda biologiska processer."

Denna studie involverade forskare från ett brett spektrum av bakgrunder och expertis, inklusive klimatforskare, exoplanetforskare, astronomer, teoretiker och observatörer.

"Detta projekt var ett resultat av fantastiskt kollektivt lagarbete, sade Eric T. Wolf, en planetforskare vid CU Boulder och medförfattare till studien. "Vårt arbete belyser fördelarna med tvärvetenskapliga ansträngningar när vi undersöker förhållanden på extrasolära planeter."