Denna konstnärs illustration representerar den möjliga inre dynamiken hos superjordens exoplanet LHS 3844b. Planetens inre egenskaper och den starka stjärnstrålningen kan leda till en hemisfärisk tektonisk regim. Kredit:© Universität Bern / University of Bern, Thibaut Roger
Tills nu, forskare har inte hittat några bevis för global tektonisk aktivitet på planeter utanför vårt solsystem. Under ledning av universitetet i Bern och National Centre of Competence in Research NCCR PlanetS, Forskare har nu funnit att materialet inuti planeten LHS 3844b flyter från den ena halvklotet till den andra och kan vara ansvarig för många vulkanutbrott på ena sidan av planeten.
På jorden, plattektoniken är inte bara ansvarig för uppkomsten av berg och jordbävningar. Det är också en viktig del av kretsloppet som för material från planetens inre till ytan och atmosfären, och sedan transporterar den tillbaka under jordskorpan. Tektoniken har alltså ett avgörande inflytande på de förhållanden som i slutändan gör jorden beboelig.
Tills nu, forskare har inte hittat några bevis för global tektonisk aktivitet på planeter utanför vårt solsystem. Ett team av forskare under ledning av Tobias Meier från Center for Space and Habitability (CSH) vid universitetet i Bern och med deltagande av ETH Zürich, University of Oxford och National Centre of Competence in Research NCCR PlanetS har nu hittat bevis på flödesmönstren inuti en planet, belägen 45 ljusår från jorden:LHS 3844b. Deras resultat publicerades i Astrofysiska tidskriftsbrev .
En extrem kontrast och ingen atmosfär
"Att observera tecken på tektonisk aktivitet är mycket svårt, eftersom de vanligtvis är gömda under en atmosfär, " förklarar Meier. Men, de senaste resultaten tyder på att LHS 3844b förmodligen inte har någon atmosfär. Något större än jorden och troligen lika stenig, den kretsar runt sin stjärna så nära att en sida av planeten är i konstant dagsljus och den andra i permanent natt – precis som samma sida av månen alltid är vänd mot jorden. Utan att någon atmosfär skyddar den från den intensiva strålningen, ytan blir blåsigt varm:den kan nå upp till 800°C på dagtid. Nattsidan, å andra sidan, fryser. Temperaturen där kan sjunka under minus 250°C. "Vi trodde att denna svåra temperaturkontrast kan påverka materialflödet i planetens inre, " minns Meier.
För att testa deras teori, teamet körde datorsimuleringar med olika styrkor av material och interna värmekällor, såsom värme från planetens kärna och sönderfall av radioaktiva grundämnen. Simuleringarna inkluderade den stora temperaturkontrasten på ytan som påtvingats av värdstjärnan.
Flöda inuti planeten från den ena halvklotet till den andra
"De flesta simuleringar visade att det bara fanns ett uppåtgående flöde på ena sidan av planeten och ett nedåtgående flöde på den andra. Materialet flödade därför från den ena halvklotet till den andra, " rapporterar Meier. Överraskande nog, riktningen var inte alltid densamma. "Baserat på vad vi är vana vid från jorden, du förväntar dig att materialet på den varma dagen är lättare och därför flyter uppåt och vice versa, " förklarar medförfattaren Dan Bower vid universitetet i Bern och NCCR PlanetS. Ändå, några av teamens simuleringar visade också motsatt flödesriktning. "Detta initialt kontraintuitiva resultat beror på förändringen i viskositet med temperaturen:kallt material är styvare och vill därför inte böjas, bryta eller tränga in i det inre. Varmt material, dock, är mindre trögflytande – så även fast sten blir mer rörlig när den värms upp – och kan lätt flyta mot planetens inre, Bower utvecklar. Hur som helst, dessa resultat visar hur en planetarisk yta och inre kan utbyta material under förhållanden som skiljer sig mycket från dem på jorden.
Ett vulkaniskt halvklot
Ett sådant materialflöde kan få bisarra konsekvenser. "På vilken sida av planeten materialet än flyter uppåt, man skulle förvänta sig en stor mängd vulkanism på just den sidan, " påpekar Bower. Han fortsätter "liknande djupa uppströmsflöden på jorden driver vulkanisk aktivitet på Hawaii och Island." Man skulle därför kunna föreställa sig ett halvklot med otaliga vulkaner - ett vulkaniskt halvklot så att säga - och ett med nästan inga.
"Våra simuleringar visar hur sådana mönster kan visa sig, men det skulle krävas mer detaljerade observationer för att verifiera. Till exempel, med en karta med högre upplösning över yttemperatur som kan peka på ökad utgasning från vulkanism, eller detektering av vulkaniska gaser. Detta är något vi hoppas att framtida forskning ska hjälpa oss att förstå, " avslutar Meier.
