Forskare har utökat vår förståelse av potentiellt beboeliga planeter som kretsar kring avlägsna stjärnor genom att inkludera en kritisk klimatkomponent - närvaron av luftburet damm.

Forskarna föreslår att planeter med betydande luftburet damm - liknande världen som skildras i den klassiska sci-fi-dynen - skulle kunna vara beboeliga över ett större intervall av avstånd från sin moderstjärna, ökar därför fönstret för planeter som kan upprätthålla liv.

Teamet från University of Exeter, Met Office och University of East Anglia (UEA) isolerade tre primära effekter av damm.

Planeter som kretsar nära stjärnor som är mindre och kallare än solen, så kallade M-dvärgar, sannolikt existerar i synkroniserade rotation-omloppstillstånd, vilket resulterar i permanenta dag- och nattsidor.

Forskarna fann att damm kyler ner den varmare dagen men också värmer nattsidan, effektivt utvidga planetens "bolig zon", intervallet av avstånd från stjärnan där ytvatten kan finnas. Detektering och karakterisering av potentiellt beboeliga avlägsna planeter är för närvarande mest effektivt för dessa typer av världar.

Resultaten, publiceras idag i Naturkommunikation , visar också att för planeter i allmänhet, kylning av luftburet damm kan spela en betydande roll i den inre kanten av denna beboeliga zon, där det blir så varmt att planeter kan förlora sitt ytvatten och bli beboeliga - i ett scenario som tros ha inträffat på Venus.

När vatten försvinner från planeten och dess hav krymper, mängden damm i atmosfären kan öka och, som ett resultat, kyla ner planeten. Denna process är en så kallad negativ klimatåterkoppling, skjuta upp planetens förlust av dess vatten.

Avgörande, forskningen tyder också på att förekomsten av damm måste tas med i beräkningen i sökandet efter viktiga biomarkörer som indikerar liv – såsom närvaron av metan – eftersom det kan skymma deras signaturer som observerats av astronomer.

Experterna antyder att dessa resultat innebär att exoplaneter måste övervägas mycket noggrant innan de potentiellt avvisas i sökandet efter beboeliga avlägsna världar.

Dr Ian Boutle, huvudförfattaren till studien och tillsammans från Met Office och University of Exeter sa:"På jorden och Mars, dammstormar har både kylande och värmande effekter på ytan, med kyleffekten som vanligtvis vinner ut. Men dessa "synkroniserade planeter" är väldigt olika. Här, de mörka sidorna av dessa planeter är i evig natt, och den värmande effekten vinner, medan på dagen, kyleffekten vinner. Effekten är att dämpa extrema temperaturer, vilket gör planeten mer beboelig."

Förekomsten av mineraldamm är känt för att spela en betydande roll i klimatet, både regionalt som på jorden och globalt, som upplevts på Mars.

Forskargruppen utförde en serie simuleringar av exoplaneter i jord- eller jordstorlek, använda toppmoderna klimatmodeller, och visade för första gången att naturligt förekommande mineraldamm kommer att ha en betydande inverkan på om exoplaneter kan försörja liv.

Prof Manoj Joshi från UEA sa att denna studie återigen visar hur möjligheten för exoplaneter att stödja liv inte bara beror på stjärninstrålningen – eller mängden ljusenergi från närmaste stjärna – utan också på planetens atmosfäriska sammansättning. "Luftburet damm är något som kan hålla planeter beboeliga, men skymmer också vår förmåga att hitta tecken på liv på dessa planeter. Dessa effekter måste övervägas i framtida forskning."

Forskningsprojektet inkluderade en del av ett grundutbildningsprojekt av Duncan Lyster, som finns med på tidningens författarlista. Duncan, som nu driver sitt eget företag som tillverkar surfbrädor tillade:"Det är spännande att se resultaten av den praktiska forskningen under mitt sista studieår ge resultat. Jag arbetade med ett fascinerande simuleringsprojekt för exoplanetatmosfär, och hade turen att vara en del av en grupp som kunde ta det vidare till en forskningsnivå i världsklass."

Strävan efter att identifiera beboeliga planeter långt bortom vårt solsystem är en integrerad del av nuvarande och framtida rymduppdrag, många fokuserade på att svara på frågan om vi är ensamma.

Nathan Mayne, från University of Exeter, som tillsammans med en medförfattare kunde arbeta med detta projekt tack vare finansiering från Science and Technology Facilities Council (STFC) tillade:"Forskning som denna är bara möjlig genom att korsa discipliner och kombinera den utmärkta förståelsen och teknikerna som utvecklats för att studera vår egen planets klimat, med banbrytande astrofysik.

"För att kunna involvera studenter i fysik på grundnivå i detta, och andra projekt, ger också en utmärkt möjlighet för dem som studerar hos oss att direkt utveckla de färdigheter som behövs i sådana tekniska och samarbetsprojekt."