Project

Discipline

exoplanet characterisation; atmospheres; planet formation; exoplanets; numerical modelling; planet evolution; geodynamics; habitability; biosignatures

Lead
1) Seit der Entdeckung von Exoplaneten in anderen Sonnensystemen nähert sich deren Erforschung immer weiter der Entdeckung von erdähnlichen Planeten, die möglicherweise biologisches Leben ermöglichen. Die chemischen und tektonischen Eigenschaften von terrestrischen, d.h. gesteinsartigen, extrasolaren Planeten sind eng mit der Entstehungsweise und Evolution der Planeten auf einer Zeitskala von Millionen und Milliarden Jahren verknüpft. Daher hängt unser Verständnis der Atmosphären- und Oberflächenbedingungen auf gesteinsartigen Exoplaneten stark von unserem theoretischen Verständnis der Entstehung und Entwicklung dieser ab.
Lay summary
2) Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es eine theoretische Klassifizierung von Planeten als Resultat ihrer Entstehungsart zu ermöglichen. Die chemische Zusammensetzung von terrestrischen Planeten wird grösstenteils während ihrer Entstehung bestimmt und beeinflusst massgeblich die weitere Entwicklung, wie zum Beispiel aktive Plattentektonik, oder Oberflächenbedingungen, die biochemische Reaktionen durch eine Verknüpfung von Mantel und Atmosphäre des Planeten ermöglichen. Daher widmen wir uns im Besonderen der Frage, welche physikalischen Bedingungen während der Planetenakkretion hauptsächlich die weitere Entwicklung des Planeten bestimmen. Ausserdem erstellen wir theoretische Vorhersagen um zu bestimmen ob und wie die Akkretionsart die Atmosphärenzusammensetzung beeinflusst. 3)  Unsere Arbeit wird dazu beitragen die immer genaueren Vermessungen von terrestrischen Exoplaneten mit neuen Weltraumteleskopen mit theoretischem Verständnis zu untermauern. Damit wird es in naher Zukunft möglich sein abzuschätzen ob die Erde eine kosmischer Glücksfall ist, oder viele weitere erdähnliche und eventuell lebensfreundliche Planeten in der Galaxie existieren.

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Last update: 04.06.2018

Near-future observational capabilities will enable us to address questions such as: What does exoplanetary atmospheric chemistry reveal about interior & surface dynamics and potential biology of these distant worlds? I hypothesise that planet formation and evolution create distinct classes of planetary behaviour, and that these classes have distinct relationships between observables and internal dynamics. To test this and develop falsifiable predictions, I propose an interdisciplinary assessment of planet formation and evolution scenarios, merging methods and expertise from astronomy, geophysics, geochemistry, petrology and atmospheric sciences to link astrophysical accretion scenarios to the observational characterisation of extrasolar planets. I will conduct a theoretical study of the accretion process of terrestrial planets from a planet-centric point-of-view to couple the feedback cycles of a planet’s interior and atmosphere, starting with its birth in the protoplanetary disk to its long-term evolution on billion-year timescales. With these models, I will tackle the most crucial physical processes during the growth of terrestrial planetary bodies and synthesise the outcome in a unified theoretical description of planetary evolution. This approach will fundamentally advance our understanding of the exoplanetary population and can be used in the near-future to probe planetary interior dynamics and surface conditions of extrasolar terrestrial worlds.