De term superaarde roept bij velen direct beelden op van een “superversie” van onze planeet: groter, groener en misschien wel vol met buitenaards leven. In werkelijkheid is de betekenis wat technischer en bescheidener, maar daarom niet minder fascinerend. Een superaarde is een exoplaneet, een planeet buiten ons zonnestelsel, met een massa die groter is dan die van de Aarde, maar duidelijk kleiner dan die van de reuzenplaneet Neptunus. Met andere woorden: superaarde is een massa- en formaatcategorie, geen garantie dat de planeet daadwerkelijk op de Aarde lijkt qua omstandigheden of leefbaarheid. Over het algemeen vallen superaarde-planeten in de categorie van ongeveer 1 tot 10 aardmassa’s. Hun straal varieert tussen circa 1,2 en 2 keer die van de Aarde. Binnen dit bereik kan een planeet nog grotendeels rotsachtig zijn, maar vaak met een dikkere atmosfeer of een mantel die rijk is aan vluchtige stoffen zoals water of koolstofverbindingen.
De ontdekking en studie van superaardes heeft ons begrip van planeetvorming sterk verbreed. Vroeger gingen astronomen ervan uit dat zonnestelsels vaak op het onze zouden lijken. Maar nu blijkt dat superaarde-planeten zeer algemeen zijn, misschien wel de meest voorkomende klasse in de Melkweg. Met de komst van de James Webb Space Telescope (JWST) kunnen astronomen nu ook de atmosferen van sommige superaardes bestuderen. Door tijdens een transit het sterlicht door de atmosfeer te analyseren, is het mogelijk moleculen zoals waterdamp, methaan of koolstofdioxide te detecteren. Ook toekomstige missies, zoals ESA’s ARIEL (2029), zullen zich richten op het in kaart brengen van atmosferen van exoplaneten, waaronder superaardes. Het uiteindelijke doel is niet alleen te begrijpen hoe deze werelden zijn opgebouwd, maar ook om te zoeken naar biosignaturen, chemische sporen die op leven zouden kunnen wijzen.
Waarom zijn superaarde-planeten zo interessant?
Het bijzondere aan superaarde-planeten is dat ons eigen zonnestelsel er géén voorbeeld van heeft. We kennen rotsachtige planeten (Aarde, Venus, Mars, Mercurius) en grote gas- en ijsreuzen (Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus), maar niets daartussen. Juist daardoor vormen superaardes een belangrijke ontbrekende schakel in ons begrip van planeetvorming. Bovendien zijn ze relatief gemakkelijker te ontdekken dan kleinere Aarde-achtige planeten. Hun grotere massa zorgt voor sterkere zwaartekrachtseffecten op hun moederster (handig bij de radial velocity-methode), en hun grotere formaat maakt de lichtdimping bij een transit duidelijker. Hierdoor is een aanzienlijk deel van de bevestigde exoplaneten een superaarde. Voor de zoektocht naar buitenaards leven zijn superaardes ook relevant. Sommige bevinden zich in de zogenaamde bewoonbare zone van hun ster, waar vloeibaar water mogelijk kan bestaan. Een rotsachtige planeet, iets groter dan de Aarde en gelegen in dit “gouden gebied”, behoort tot de meest veelbelovende kandidaten om leven te herbergen.
Hoe worden superaarde-planeten ontdekt?
De twee belangrijkste methoden die tot veel ontdekkingen van superaardes hebben geleid zijn:
- Transitmethode: door lichtafname te meten wanneer de planeet voor zijn ster langs beweegt. Grote campagnes, zoals met de Kepler- en TESS-ruimtetelescopen, hebben talloze superaarde-kandidaten opgeleverd.
- Radial velocity-methode: door minuscule wiebels van de ster te detecteren in het spectrum. De zwaartekracht van een superaarde is vaak net groot genoeg om een duidelijk Doppler-signaal te veroorzaken.
Soms worden beide methoden gecombineerd: transitmetingen geven de grootte, radial velocity de massa. Samen leveren ze een beeld op van de dichtheid, en dus of de planeet waarschijnlijk rotsachtig of gasrijk is.
Samenstelling en diversiteit
Niet alle superaardes zijn hetzelfde. Hun eigenschappen lopen uiteen, afhankelijk van hoe en waar ze zijn gevormd. Wetenschappers onderscheiden grofweg twee uitersten:
- Rotsachtige superaardes
Deze lijken qua samenstelling op de Aarde, maar zijn zwaarder en vaak dichter. Een dikkere atmosfeer kan ontstaan door de grotere zwaartekracht. Ze kunnen vulkanisch zeer actief zijn, met intense geologische processen. - Mini-Neptunes
Deze planeten liggen qua massa in hetzelfde bereik, maar hebben een dikke gasmantel boven een kern van steen en ijs. Hun oppervlak is waarschijnlijk niet vast, maar bedekt door een diepe atmosfeer van waterstof en helium.
Een subtiele toename in massa kan dus grote gevolgen hebben voor de samenstelling. Planeten net onder de grens van 1,6 aardstralen lijken meestal rotsachtig, terwijl grotere exemplaren vaak een dikke atmosfeer ontwikkelen.
Overzicht opmerkelijke ontdekte superaardes:
Kepler-62e
- Wat? Een super-Aarde ongeveer 1,6× de Aarde in straal, mogelijk rotsachtig of bedekt door een diepe oceaan, met een oppervlaktetemperatuur rond 270 K (ongeveer kamertemperatuur).
- Ontdekt door: de transitmethode via NASA’s Kepler-ruimtetelescoop, waarbij het sterlicht kort dimde telkens de planeet voor zijn ster langs ging.
- Waarom interessant? Hij bevindt zich in de “bewoonbare zone” van zijn ster, een van de meest belovende kandidaten voor potentieel leven.
Kepler-62f
- Wat? Een iets kleinere super-Aarde (ca. 1,4× de Aarde in straal) met een orbitale periode van ongeveer 267 dagen, mogelijk een oceaanwereld.
- Ontdekt door: eveneens met de transitmethode via Kepler.
- Waarom belangrijk? Nog een exemplaar binnen de bewoonbare zone, waarmee het stelsel Kepler-62 twee mogelijk bewoonbare superaardes bevat, uniek binnen bekende stelsels.
55 Cancri e (Janssen)
- Wat? Een extreem hete super-Aarde met een massa van bijna 8 × die van de Aarde, en een diameter ongeveer 2× zo groot, vermoedelijk deels rotsachtig met een dichte atmosfeer.
- Ontdekt door: radiale-snelheidsmeting (radial velocity) in 2004.
- Waarom bijzonder? Hij draait in minder dan 18 uur om zijn ster en heeft atmosfeer bevestigingen via James Webb-observaties, hoewel extreem onleefbaar wegens de hoge temperatuur.
Gliese 667 Cc
- Wat? Een super-Aarde van minstens 3,7× de Aarde, met vermoedelijk rotsachtige samenstelling en gelegen in de bewoonbare zone van een rode dwergster op ongeveer 23,6 lichtjaar afstand.
- Ontdekt door: radiale-snelheidsmethode via waarnemingen van het European Southern Observatory (ESO).
- Waarom noemenswaardig? Soms genoemd als de eerste exoplaneet met potentieel voor leefbaarheid; hij is relatief dichtbij en draait rustig in een orbit van ongeveer 28 dagen.
