Les comètes qui ont frappé la Terre ont été un sac mixte. Au début de l'histoire de la Terre, pendant le début chaotique du système solaire, ils étaient probablement la source de l'eau de notre planète, représentant finalement environ 0,02% de la masse de la planète. (Mars et Vénus ont reçu une fraction similaire.)
Les comètes ont apporté des molécules organiques complexes et la biosphère, mais ont ensuite constitué une menace pour la même chose dans les collisions cométaires. Une comète (ou astéroïde) a probablement provoqué l'événement de Tunguska en 1908 en Russie, et un fragment de comète a probablement déclenché le changement climatique rapide des plus jeunes Dryas il y a 12 800 ans, avec ses extinctions répandues.
Si de telles collisions se produisent ici, elles se déroulent probablement également dans d'autres systèmes solaires. Maintenant, trois scientifiques du Royaume-Uni ont modélisé les impacts d'une collision cométaire glacée avec une planète terrestre verrouillée en forme de terre. Ces objets sont des candidats principaux dans la recherche d'exoplanètes habitables en dehors de notre système solaire.
Ils ont trouvé que même des impacts cométaires relativement petits peuvent perturber considérablement le climat d'une planète verrouillée terrestre (semblable à la Terre), ainsi que de fournir de l'oxygène à l'atmosphère et d'être une source des océans d'exoplanet. En fait, nous pouvons même être en mesure de les observer avec des télescopes spatiaux d'aujourd'hui.
Leur premier des deux articles sur le sujet a été publié dans Le journal astrophysique.
En fait, les exoplanètes verrouillés à maréchie, qui montrent toujours le même côté à leur étoile, peuvent avoir un taux amélioré d'impacts cométaires par rapport à la Terre. C'est parce que beaucoup d'entre eux orbitent dans la zone habitable de M Drains, une région assez proche de ces étoiles cool.
À de telles petites distances orbitales, les exoplanètes auraient des vitesses orbitales supérieures à celles de la Terre (deuxième loi de Kepler), et cela, combiné avec l'effet de mise au point de l'étoile des intrus cométaires, créerait des taux d'impact plus élevés.
Par exemple, le système planétaire trappist-1 environ 40 années-lumière de la Terre a une étoile naine fraîche et rouge (« nain rouge ») avec sept exoplanètes connues, toutes à des distances orbitales hautement circulaires entre 0,01 et 0,06 AU (unités astronomiques), avec des périodes orbitales allant de 1,5 à 19 jours. Trois ou quatre de ces exoplanètes peuvent être dans la zone habitable de l'étoile, où l'eau liquide pourrait exister à la surface de l'exoplanet.
Les nains m sont le type d'étoile le plus courant dans la galaxie de la Voie lactée, comprenant environ 75% de toutes les étoiles. Une telle proximité avec un nain M pourrait également influencer la dynamique atmosphérique et la chimie d'une exoplanet, ce qui affecterait à son tour la réponse de l'atmosphère aux impacts des comètes.
Ces exoplanètes proches peuvent subir un échange de moment angulaire important avec leur étoile via des couples de marée. Ce sont les types d'Exoplanets Sainsbury-Martinez et ses deux collègues se sont concentrés sur les études.
Pour étudier l'effet d'un seul impact cométaire, le groupe a couplé un modèle d'impact cométaire 2024 créé par Sainsbury-Martinez et un collègue avec un modèle climatique commun qui avait déjà été utilisé pour explorer la dynamique atmosphérique et la chimie des exoplanètes en analogue terrest
Le modèle d'impact cométaire comprenait la physique de la dynamique de la rupture et de l'ablation thermique de la comète (fusion) des surfaces de la comète. Ils ont supposé un rayon de 2,5 km de comète en glace d'eau pure venant perpendiculairement à la surface de l'Exoplanet, fournissant de l'eau et de l'énergie thermique sur une atmosphère en forme de terre de l'exoplanet trappist-1e, un objet important d'intérêt pour la recherche d'une exoplanet exoplanée habitable. (Une telle comète aurait une masse d'environ 65 gigatonnes, un peu plus d'un tiers de celle de l'Everest.)
Lorsque la comète entre dans l'atmosphère, la densité de l'atmosphère augmente, mais la traînée atmosphérique et le stress de la comète augmentent également, augmentant l'ablation thermique (fusion et évaporation).
Finalement, cette pression RAM dépasse la résistance à la traction de la comète, et elle commence à se séparer. Ce processus peut être très compliqué, mais il est connu que seulement la rupture de la rupture par RAM est suffisante pour reproduire les emplacements de rupture, par exemple, le train de Croon-Levy-Levy 9 qui a eu un impact sur Jupiter en 1994.
Une fonction de décomposition exponentielle a été utilisée pour garantir que la rupture de tout le matériau de la comète et de son énergie cinétique se produisent dans l'atmosphère, avant que la surface ne soit atteinte.
En exécutant les modèles couplés, le groupe a constaté qu'il a fallu environ 20 ans pour que l'atmosphère du modèle revienne à un état d'équilibre approximatif. La comète a changé la teneur en eau de l'atmosphère, la plupart de l'eau étant livrée à des pressions supérieures au niveau de 10 Pascal (PA) (la pression de surface sur Terre est de 101 000 PA).
Après un mois de temps de simulation, il y a eu une augmentation de plusieurs ordres de grandeur pour les pressions inférieures à 100 PA. Étant dans l'atmosphère extérieure, à la surface, il n'y avait presque pas de réponse à l'afflux d'eau, principalement en raison de la pression exponentielle de l'atmosphère près de la surface. Il y a eu l'amélioration la plus durable dans l'eau atmosphérique dans la mi-atmosphère pendant plus de 15 ans après l'impact.
« Même un impact cométaire relativement faible peut perturber considérablement le climat d'une planète terrestre (semblable à la Terre) », a déclaré Sainsbury-Martinez « , les changements étant suffisamment forts pour que nous puissions même les observer en utilisant des télescopes spatiaux tels que l'observatoire actuel de James Webb (JWST) ou le futur observatoire d'habitants habitables (HWO). »
Pour un document de suivi, il examine un impact similaire avec une planète en forme de terre – la masse de Trappist-1e n'est que 70% celle de la Terre – qui n'est pas verrouillée à marée.
Il s'attend à ce que les différences du modèle actuel – dirigés par les différences de circulation / vents – soient significatives en raison du transport horizontal autour de la planète dans l'atmosphère – tandis que les différences entraînées par les différences de circulation / vents sont significatives avec le transport horizontal jouant un rôle plus important dans le mélange.
