Exotické zahrievanie exozemí

• Thesis title in thesis language (Slovak): Exotické zahrievanie exozemí
• Thesis title in Czech: Exotická zahřívání exozemí
• Thesis title in English: Exotic heat sources in exoEarths
• Key words: exoplanéty, jouleovské zahrievanie, slapové zahrievanie, numerické metódy
• English key words: exoplanets, Joule heating, tidal heating, numerical methods
• Academic year of topic announcement: 2019/2020
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Geophysics (32-KG)
• Supervisor: doc. RNDr. Marie Běhounková, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 22.10.2019
• Date of assignment: 23.10.2019
• Confirmed by Study dept. on: 17.12.2019
• Date and time of defence: 14.07.2020 09:00
• Date of electronic submission: 04.06.2020
• Date of submission of printed version: 04.06.2020
• Date of proceeded defence: 14.07.2020
• Opponents: RNDr. Klára Kalousová, Ph.D.
• Advisors: doc. RNDr. Jakub Velímský, Ph.D.

Guidelines

Výzkum exoplanet a exoplanetárních systémů je díky pokroku detekčních metod rychle se rozvíjejícím odvětvím planetologie. Velká rozmanitost dosud objevených planet začíná umožňovat jejich statistické studium. Zároveň se ukazuje, že v jejich nitrech mohou být uplatňovány procesy, které jsou zanedbatelné pro tělesa ve sluneční soustavě. Cílem této práce je studium Jouleova zahřívání jako neobvyklého zdroje zahřívání v plášti terestrických exoplanet a jeho porovnání se slapovým zahříváním.

Student se během přípravy bakalářské práce seznámí se strukturou terestrických těles, slapy a slapovým zahříváním, magnetickou indukcí buzenou vnějším magnetickým polem mateřské hvězdy a výpočty Jouleova zahřívání. Cílem práce bude porovnat slapové a Jouleovo zahřívání v pláštích exozemí v závislosti na

- hmotnosti a vlastnostech hvězdy
- parametrech oběžné dráhy a rotace (vzdálenost od hvězdy, excentricita, spin-orbitální rezonance)
- vlastnostech planety (teplotní profil, složení, reologické parametry)

Pro výpočet velikost zahřívání budou použity již hotové programy umožňující výpočet slapového (Sabadini a Vermeersen, 2004; Walterová a Běhounková, 2019) a Jouleova zahřívání (Velímský a Martinec, 2005; Peisar, 2011).

References

- Barnes, R. (2010). Formation and Evolution of Exoplanets, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
- Běhounková, M., Tobie, G., Choblet, G., Čadek, O. (2011). Tidally induced thermal runaways on extrasolar Earths: Impact on habitability, The Astrophysical Journal 728(2), article id 89.
- Kislyakova, K.G., Noack, L., Johnstone, C.P., a kol. (2017): Induction heating of planetary interiors: magma oceans and enhanced volcanism on TRAPPIST-1 planets, Nature Astronomy 1, pages 878-885
- Noack, L., Rivoldini, A., and Van Hoolst, T.: Modeling the Evolution of Terrestrial and Water-rich Planets and Moons, International Journal On Advances in Systems and Measurements, vol. 9, p. 66–76, 2016.
- de Pater, I., a Lissauer, J.J., (2001). Planetary Sciences, Cambridge University Press, Cambridge, UK.
- Peisar, O. (2011) Jouleovské zahřívání Merkuru, bakalářská práce, Univerzita Karlova.
- Reiners, A. (2013). Magnetic Fields in Low-Mass Stars: An Overview of Observational Biases. Magnetic Fields throughout Stellar Evolution Proceedings IAU Symposium No. 302, 2013 P. Petit, M. Jardine & H. Spruit, eds.
- Sabadini, R. a Vermeersen, B. (2004). Global dynamics of the Earth. Application of normal mode relaxation theory to solid-Earth geophysics. Kluwer Academic Publishers.
- Tobie, G., Čadek, O., and Sotin, C. (2008). Solid tidal friction above a liquid water reservoir as the origin of the south pole hotspot on Enceladus, Icarus, 196, 642-652.
- Valencia, D, O’Connell, R.J. a Sasselov, D. (2006): Internal structure of massive terrestrial planets. Icarus 181 (2006) 545-554.
- Velímský, J. a Martinec, Z. (2005): Time-domain, spherical harmonic-finite element approach to transient three-dimensional geomagnetic induction in a spherical heterogeneous Earth, Geophys. J. Int., 160, 81-101.
- Velímský, J., Grayer, A., Kuvshinov, A. a Šachl, L. (2018): On the modelling of M2 tidal magnetic signatures: Effects of physical approximations and numerical resolution. Earth,
- Walterová, M. a Běhounková, M. (2019), Orbital and internal evolution of low-mass exoplanets in biplanetary systems. Vol. 13, EPSC-DPS2019-819-1.
- Xu, Y., Shankland, T. J. & Poe, B. T. (2007) Laboratory-based electrical conductivity in the Earth’s mantle. J. Geophys. Res. 105, 27.
- Yoshino, T., Manthilake, G., Matsuzaki, T. a Katsura, T. (2008). Dry mantle transition zone inferred from the conductivity of wadsleyite and ringwoodite. Nature 451, 326-329.
Planets and Space 70, 192.

Literatura dle doporučení školitele.

Preliminary scope of work

Výzkum exoplanet a exoplanetárních systemů je rychle se rozvíjejícím odvětvím planetologie. Díky pokroku detekčních metod jsou objevovány planety se zvyšující se vzdáleností od mateřské hvězdy i planety s nízkou hmotností (exozemě). Velká rozmanitost dosud určených planet začíná umožňovat jejich statistické studium. Zároveň se ukazuje, že jsou uplatňovány i procesy, které jsou zanedbatelné pro tělesa ve sluneční soustavě. Cílem této práce je studium těchto neobvyklých zdrojů zahřívání v pláštích terestrických exoplanet.

Preliminary scope of work in English

The study of exoplanets and exoplanetary systems is a fast developing branch of planetary science. Due to advances in detection techniques, the number of known (observed) low-mass planets (exoEarths) and planets orbiting in large distance is increasing. Diversity of the detected planets' characteristics allows a statistical analysis of their properties. In these planets/systems, processes unusual for bodies in the Solar System might be important. The aim of this project is to study the unusual sources of energy in the mantles of terrestrial exoplanets.