En atmosfär är det som gör livet på jordens yta möjligt, reglerar vårt klimat och skyddar oss från skadliga kosmiska strålar. Men även om teleskop har räknat ett växande antal steniga planeter, forskare hade trott att de flesta av deras atmosfärer länge hade förlorats.

Dock, en ny studie från University of Chicago och Stanford University forskare föreslår en mekanism varigenom dessa planeter inte bara kan utveckla atmosfärer fulla av vattenånga, men behåll dem under långa sträckor. Publicerad 15 mars i Astrofysiska tidskriftsbrev , forskningen utökar vår bild av planetbildning och kan hjälpa till att styra sökandet efter beboeliga världar i andra stjärnsystem.

"Vår modell säger att dessa heta, steniga exoplaneter borde ha en vattendominerad atmosfär i något skede, och för vissa planeter, det kan vara ganska lång tid, " sa professor Edwin Kite, en expert på hur planetariska atmosfärer utvecklas över tiden.

När teleskop dokumenterar fler och fler exoplaneter, forskare försöker ta reda på hur de kan se ut. Rent generellt, teleskop kan berätta om en exoplanets fysiska storlek, dess närhet till sin stjärna och om du har tur, hur mycket massa den har. För att gå mycket längre, forskare måste extrapolera baserat på vad vi vet om jorden och de andra planeterna i vårt eget solsystem. Men de mest förekommande planeterna verkar inte likna de vi ser omkring oss.

"Vad vi redan visste från Kepler-uppdraget är att planeter som är lite mindre än Neptunus är verkligen rikliga, vilket var en överraskning eftersom det inte finns några i vårt solsystem, " sa Kite. "Vi vet inte säkert vad de är gjorda av, men det finns starka bevis för att de är magmabollar inkapslade i en väteatmosfär."

Det finns också ett hälsosamt antal mindre steniga planeter som liknar varandra, men utan vätekapporna. Så forskare antog att många planeter förmodligen börjar som de större planeterna som har atmosfärer gjorda av väte, men förlorar sin atmosfär när den närliggande stjärnan antänds och blåser bort vätet.

Men massor av detaljer återstår att fylla i i de modellerna. Kite och medförfattare Laura Schaefer från Stanford University började utforska några av de potentiella konsekvenserna av att ha en planet täckt av oceaner av smält sten.

"Flytande magma är faktiskt ganska rinnande, Kite sa, så vänder den också kraftigt, precis som haven på jorden gör. Det finns en god chans att dessa magmahav suger ut väte ur atmosfären och reagerar för att bilda vatten. En del av det vattnet rinner ut i atmosfären, men mycket mer slurpas upp i magman.

Sedan, efter att den närliggande stjärnan tagit bort väteatmosfären, vattnet dras istället ut i atmosfären i form av vattenånga. Så småningom, planeten lämnas med en vattendominerad atmosfär.

Detta stadium kan pågå på vissa planeter i miljarder år, sa Kite.

Det finns flera sätt att testa denna hypotes. James Webb rymdteleskop, den kraftfulla efterträdaren till Hubble-teleskopet, är planerad att lanseras senare i år; den kommer att kunna utföra mätningar av sammansättningen av en exoplanets atmosfär. Om den upptäcker planeter med vatten i atmosfären, det skulle vara en signal.

Ett annat sätt att testa är att leta efter indirekta tecken på atmosfärer. De flesta av dessa planeter är tidvattenlåsta; till skillnad från jorden, de snurrar inte när de rör sig runt sin sol, så ena sidan är alltid varm och den andra kall.

Ett par UChicago-alumner har föreslagit ett sätt att använda detta fenomen för att leta efter en atmosfär. Forskarna Laura Kreidberg, Ph.D.'16, och Daniel Koll, Ph.D.'16 – nu vid Max Planck Institute for Astronomy och MIT, respektive – påpekade att en atmosfär skulle dämpa temperaturen för planeten, så det skulle inte vara någon skarp skillnad mellan dagsidorna och nattsidorna. Om ett teleskop kan mäta hur starkt dagsidan lyser, den borde kunna avgöra om det finns en atmosfär som omfördelar värme.