Upptäckten av tusentals planeter som kretsar kring stjärnor utanför vårt solsystem har gjort frågor om potentialen för liv att bildas på dessa planeter fundamentalt viktiga i modern vetenskap. Grundläggande viktigt för en planets beboelighet är om den kan hålla fast i en atmosfär eller inte, vilket kräver att atmosfären inte är helt förlorad tidigt i planetens livstid. En ny studie av forskare baserade vid universitetet i Wien och vid rymdforskningsinstitutet vid ÖAW i Graz har visat att unga stjärnor snabbt kan förstöra atmosfären på potentiellt beboeliga jordliknande planeter, vilket är en betydande ytterligare svårighet för bildandet av liv utanför vårt solsystem. Resultaten kommer snart i journalen Bokstäver i astronomi och astrofysik .

En av de mest aktiva och spännande frågorna inom modern vetenskap är hur många planeter med jordliknande atmosfärer och ytförhållanden och därmed potentialen för att hysa liv är i universum. Mycket ny forskning om detta ämne har fokuserat på planeter som kretsar kring stjärnor som kallas M-dvärgar, som är mindre än vår sol och är den mest talrika typen av stjärna i vårt solområde.

Den primära drivkraften för atmosfäriska förluster till rymden är den centrala stjärnan som planeten kretsar kring. Stjärnor har starka magnetfält, och dessa leder till emission av högenergiröntgen och ultraviolett strålning. Dessa fenomen kallas gemensamt för stjärnans "aktivitet". I unga åldrar, stjärnor har höga aktivitetsnivåer, och avger därför extremt stora mängder röntgenstrålar och ultraviolett strålning. När stjärnorna åldras, deras aktiviteter minskar snabbt. Viktigt för planeter som kretsar kring M-dvärgar, medan aktiviteterna för stjärnor som solen minskar snabbt efter några hundra miljoner år, M-dvärgar förblir ofta mycket aktiva i miljarder år.

Den höga energistrålningen är viktig eftersom den absorberas högt upp i atmosfären på en planet, vilket gör att gasen värms upp. För jorden, gasen värms upp till temperaturer över 1000 grader Celsius i det övre området som kallas termosfären. Detta är den region där rymdfarkoster som satelliter och den internationella rymdstationen flyger. När man kretsar kring unga stjärnor med höga aktivitetsnivåer, planeternas termosfärer värms upp till mycket högre temperaturer, vilket i extrema fall, kan få gasen att strömma bort från planeten. Hur snabbt atmosfärer i dessa fall går förlorade har hittills inte undersökts i detalj för jordliknande planeter med jordliknande atmosfärer.

Forskare baserade vid universitetet i Wien och rymdforskningsinstitutet vid ÖAW i Graz har för första gången beräknat hur snabbt en jordliknande atmosfär skulle förloras från en planet som kretsar kring en mycket aktiv ung stjärna. Deras beräkningar har visat att extrema hydrodynamiska förluster av atmosfären skulle äga rum, vilket leder till att en jordliknande atmosfär helt går förlorad, på mindre än en miljon år, som för en planets utveckling är nästan omedelbar.

Dessa resultat har betydande implikationer för jordens tidiga utveckling och för möjligheten att jordliknande atmosfärer bildas runt M-dvärgar. För jorden, den mest troliga förklaringen till varför atmosfären inte gick förlorad är att den tidiga atmosfären dominerades av koldioxid, som kyler den övre atmosfären genom att sända ut infraröd strålning till rymden, därigenom skyddar den från uppvärmningen av den tidiga solens höga aktivitet. Jordens atmosfär kunde inte ha blivit kvävedominerad, som det är idag, tills efter flera hundra miljoner år då solens aktivitet minskade till mycket lägre nivåer.

Mer dramatiskt, resultaten av denna studie antyder att för planeter som kretsar kring M-dvärgstjärnor, de kan bara bilda jordliknande atmosfärer och ytor efter att stjärnornas aktivitetsnivåer minskat, vilket kan ta upp till flera miljarder år. Mer troligt är att många av planeterna som kretsar kring M-dvärgstjärnor har mycket tunna eller möjligen inga atmosfärer. I båda fallen, Livsbildning i sådana system verkar mindre sannolikt än man tidigare trott.