Venus-like Exoplanet GJ 1132b Might Have Oxygen Atmosphere, But Not Life

This artist's conception shows the rocky exoplanet GJ 1132b, located 39 light-years from Earth.
New research shows that it might possess a thin, oxygen atmosphere - but no life due to its extreme heat.
Credit CfA/Dana Berry/Skyworks Digital

The distant planet GJ 1132b intrigued astronomers when it was discovered last year. Located just 39 light-years from Earth, it might have an atmosphere despite being baked to a temperature of around 450 degrees Fahrenheit (232 º Celsius). But would that atmosphere be thick and soupy or thin and wispy? New research suggests the latter is much more likely.

Harvard astronomer Laura Schaefer (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, or CfA) and her colleagues examined the question of what would happen to GJ 1132b over time if it began with a steamy, water-rich atmosphere. 

Orbiting so close to its star, at a distance of just 2.25 million kilometers, the planet is flooded with ultraviolet or UV light. UV light breaks apart water molecules into hydrogen and oxygen, both of which then can be lost into space. However, since hydrogen is lighter it escapes more readily, while oxygen lingers behind.

Size comparison of Gliese 1132 b with Earth. Wikipedia.

"On cooler planets, oxygen could be a sign of alien life and habitability. But on a hot planet like GJ 1132b, it's a sign of the exact opposite - a planet that's being baked and sterilized," said Schaefer.

Since water vapor is a greenhouse gas, the planet would have a strong greenhouse effect, amplifying the star's already intense heat. As a result, its surface could stay molten for millions of years.

A "magma ocean" would interact with the atmosphere, absorbing some of the oxygen, but how much? Only about one-tenth, according to the model created by Schaefer and her colleagues. Most of the remaining 90 percent of leftover oxygen streams off into space, however some might linger.

"This planet might be the first time we detect oxygen on a rocky planet outside the solar system," said co-author Robin Wordsworth (Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences). 

If any oxygen does still cling to GJ 1132b, next-generation telescopes like the Giant Magellan Telescope and James Webb Space Telescope may be able to detect and analyze it.

The magma ocean-atmosphere model could help scientists solve the puzzle of how Venus evolved over time. Venus probably began with Earthlike amounts of water, which would have been broken apart by sunlight. Yet it shows few signs of lingering oxygen. The missing oxygen problem continues to baffle astronomers.

Schaefer predicts that their model also will provide insights into other, similar exoplanets. For example, the system TRAPPIST-1 contains three planets that may lie in the habitable zone. Since they are cooler than GJ 1132b, they have a better chance of retaining an atmosphere.

This work has been accepted for publication in The Astrophysical Journal and is available online. The journal paper is authored by Laura Schaefer, Robin Wordsworth, Zachory Berta-Thompson (University of Colorado, Boulder), and Dimitar Sasselov (CfA).

Source: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Wikipedia

GJ 1132b’s star (Gliese 1132) is considerably smaller than the Sun. Credit: Nature.com/NASA/SDO

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El exoplaneta GJ 1132b tipo Venus podría tener una atmosfera de oxígeno, pero sin vida

This artist's conception shows the rocky exoplanet GJ 1132b,
located 39 light-years from Earth. New research shows
that it might possess a thin, oxygen atmosphere -
but no life due to its extreme heat. Credit CfA/Dana Berry/Skyworks Digital

El distante planeta GJ 1132b intrigó a los astrónomos cuando fue descubierto al año pasado. Situado a tan solo 39 años luz de la Tierra, podría tener una atmosfera a pesar de estar horneado a temperaturas de unos 450 grados Fahrenheit (232º Celsius). ¿Pero sería esa atmosfera espesa y gruesa o delgada y rala? Nuevas investigaciones apuntan a que lo segundo sea mas posible.

La astrónoma de Harvard Laura Schaefer del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA) y sus colegas examinaron la cuestión de que pasaría con el tiempo si GJ 1132b comenzara con una atmosfera vaporosa rica en agua.

Orbitando tan cerca de su estrella, a una distancia de tan solo 2,25 millones de kilómetros, el planeta esta bañado con radiación ultravioleta o luz UV. La luz UV descompone las moléculas de agua en hidrogeno y oxígeno, los cuales ambos pueden perderse en el espacio. Sin embargo, el hidrogeno es más ligero y escapa más fácilmente, mientras que el oxígeno queda atrás.

“En planetas más fríos, el oxígeno podría ser una señal de vida alienígena y habitabilidad. Pero en un planeta caliente como GJ 1132b, es una señal de exactamente lo opuesto – un planeta que está siendo horneado y esterilizado,” dijo Schaefer.

Ya que el vapor de agua es un gas de invernadero, el planeta tendría un fuerte efecto invernadero, amplificando el ya intenso calor de su estrella. Como consecuencia, su superficie podría permanecer derretida por millones de años.

Un “océano magmático” podría interactuar con la atmosfera del planeta, absorbiendo parte del oxígeno, ¿pero cuánto? Tan solo una décima parte, según los modelos creados por Schaefer y sus compañeros. La mayoría del restante 90 por ciento dejado atrás se precipita al espacio, pero algo debe de quedar. 

“Este podría ser el primer planeta en el que se detecta oxigeno siendo un planeta rocoso y fuera de nuestro sistema solar,” dijo el coautor Robin Wordsworth (Escuela de Ingeniería Paulson y ciencias aplicadas de Harvard).

si aún queda algún oxígeno aferrado a GJ 1132b, los telescopios de próxima generación como el Telescopio Gigante de Magallanes y el Telescopio espacial James Webb podrían detectarlo y analizarlo

El modelo de la atmosfera magmática podría ayudar a los científicos a resolver el rompecabezas de cómo Venus evoluciono a lo largo de su historia. Venus probablemente comenzara con unos niveles de agua similares a los de la Tierra, la cual se habría descompuesto por la luz solar. Aun así, muestra pocos indicios de haber retenido oxígeno. El problema del oxígeno que falta continúa siendo un problema que desconcierta a los astrónomos. 

Schaefer predice que sus modelos también proveerán, ideas acerca de otros exoplanetas similares. Por ejemplo, el sistema TRAPPIST-1 contiene tres planetas que podrían estar ubicados en la zona habitable. Ya que estos son más fríos que GJ 1132b, teniendo una mayor posibilidad de retener una atmosfera. 

Este trabajo ha sido aceptado para ser publicado en The Astrophysical Journal y está disponible online. El articulo es autoría de Laura Schaefer, Robin Wordsworth, Zachory Berta-Thompson (Universidad de Colorado, Boulder), y Dimitar Sasselov (CfA).

Fuentes: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Wikipedia