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Water oceans on high-density exoplanets from interior-atmosphere feedbacks

Baumeister, Philipp und Tosi, Nicola und Brachmann, Caroline und Grenfell, John Lee und MacKenzie, Jasmine (2022) Water oceans on high-density exoplanets from interior-atmosphere feedbacks. Rocky Worlds II, 4-8 July 2022, Oxford, UK.

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Kurzfassung

Liquid water is generally assumed to be an essential factor for the emergence of life, and so a major goal in exoplanet science is the search for planets with water oceans. On terrestrial planets, the silicate mantle is a large source of water, which can be outgassed into the atmosphere via volcanism. Outgassing is subject to a series of feedback processes between atmosphere and interior, which continually shape both atmospheric composition, pressure, and temperature, as well as interior dynamics. We present the results of an extensive parameter study, where we use a newly developed 1D numerical model to simulate the coupled evolution of the atmosphere and interior of terrestrial exoplanets up to 5 Earth masses around Sun-like stars, with internal structures ranging from Moon- to Mercury-like. The model accounts for the main mechanisms controlling the global-scale, long-term evolution of stagnant-lid rocky planets (i.e. bodies without plate tectonics), and it includes a large number of atmosphere-interior feedback processes, such as a CO weathering cycle, volcanic outgassing, a water cycle between ocean and atmosphere, greenhouse heating, as well as the influence of a potential primordial H2 atmosphere, which can be lost through escape processes. We find that a significant majority of high-density exoplanets (i.e. Mercury-like planets with large cores) are able to outgas and sustain water on their surface. In contrast, most planets with intermediate, Earth-like densities either transition into a runaway greenhouse regime due to strong CO2 outgassing, or retain part of their primordial atmosphere, which prevents water from being outgassed. This suggests that high-density planets could be the most promising targets when searching for suitable candidates for hosting liquid water.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191278/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Water oceans on high-density exoplanets from interior-atmosphere feedbacks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Baumeister, PhilippPhilipp.Baumeister (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9284-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Brachmann, Carolinecaroline.brachmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3646-5339NICHT SPEZIFIZIERT
MacKenzie, JasmineTechnische Universität Berlin, Zentrum für Astronomie und Astrophysik, Hardenbergstraße 36, 10623 BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 Juli 2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exoplanet, terrestrial planet, volcanism, geodynamics, atmosphere, habitability
Veranstaltungstitel:Rocky Worlds II
Veranstaltungsort:Oxford, UK
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:4-8 July 2022
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Baumeister, Philipp
Hinterlegt am:30 Nov 2022 14:01
Letzte Änderung:30 Nov 2022 14:02

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