Wissenschaft

Innenraumheizung von felsigen Exoplaneten durch Sterneruptionen mit Anwendung auf TRAPPIST-1

Die Auswirkung eines ICME-Einschlags auf einen Planeten. Die obere Reihe zeigt ein ICME, das nur mit der Exosphäre interagiert (in früheren Studien berücksichtigt) und das Innere als Isolator behandelt. Die untere Reihe zeigt, dass das Innere von Planeten leitfähig ist und daher die von einem ICME getragene magnetische Energie Ströme im Inneren induziert, was zu ohmscher Dissipation und Erwärmung führt. Der Einfluss einer intrinsischen Magnetosphäre um einen Planeten wird hier nicht gezeigt, aber im Haupttext diskutiert. — astro-ph.EP

Es ist bekannt, dass viele Sterne verschiedener Spektraltypen mit Planeten in der habitablen Zone Fackeln aussenden.

Bisherige Studien zu den langfristigen Auswirkungen von Sternausbrüchen und damit verbundenen koronalen Massenauswürfen (CMEs) gingen davon aus, dass das Innere des Planeten von interplanetaren CMEs unberührt bleibt, wobei nur die Auswirkungen von Plasma/UV-Wechselwirkungen auf Planetenatmosphären berücksichtigt wurden.

Hier zeigen wir, dass der magnetische Fluss, der von Flare-assoziierten CMEs getragen wird, zu einer planetaren internen Erwärmung durch ohmsche Dissipation führt und zu einer Vielzahl von Innen-Außen-Wechselwirkungen führt. Wir konstruieren ein physikalisches Modell, um diesen Effekt zu untersuchen, und wenden es auf den Stern TRAPPIST-1 an, dessen Flare-Aktivität durch Kepler-Beobachtungen begrenzt ist.

Unser Modell wurde auf stochastische Weise konstruiert, um Unsicherheiten und Schwankungen bei den Eingabeparametern zu berücksichtigen. Insbesondere für die inneren Planeten deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die im Silikatmantel abgegebene Wärme sowohl von ausreichender Größe als auch von langer Lebensdauer ist, um geologische Prozesse anzutreiben und somit den Vulkanismus und die Ausgasung der TRAPPIST-1-Planeten zu erleichtern. Darüber hinaus sagt unser Modell voraus, dass die Joulesche Erwärmung für Planeten mit einem intrinsischen Magnetfeld im Vergleich zu Planeten ohne weiter verbessert werden kann.

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Der damit verbundene Vulkanismus und das Ausgasen können die Atmosphäre kontinuierlich auffüllen und dadurch die atmosphärische Erosion reduzieren, die durch den direkten Einfluss von Fackeln und CMEs verursacht wird. Um die Konsistenz von atmosphärischen und geophysikalischen Modellen aufrechtzuerhalten, müssen die Auswirkungen von Sternausbrüchen und CMEs auf Atmosphären nahe gelegener exoplanetarer Systeme in Verbindung mit den Auswirkungen auf das Innere von Planeten untersucht werden.

Alexander Grayver, Dan J. Bower, Joachim Saur, Caroline Dorn, Brett M. Morris

Fächer: Astrophysik der Erde und der Planeten (astro-ph.EP); Geophysik (physics.geo-ph); Weltraumphysik (physics.space-ph)
Zitieren als: arXiv:2211.06140 [astro-ph.EP] (oder arXiv:2211.06140v1 [astro-ph.EP] für diese Version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2211.06140
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Einreichungsverlauf
Von: Alexander Grayver
[v1] Freitag, 11. November 2022, 11:31:35 UTC (6.536 KB)
https://arxiv.org/abs/2211.06140
Astrobiologie

Lili Falk

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