Aby podtrzymywać życie, egzoplaneta powinna po prostu spędzać czas w miejscu, w którym ciepło z jej gwiazdy jest odpowiednie dla ciekłej wody. Dobrze?
Niekoniecznie. Nowe badania sugerują, że aby podtrzymać życie, taka planeta może również potrzebować tektoniki płyt, a te są uruchamiane w węższym paśmie odległości od gwiazdy macierzystej.
Rory Barnes, astronom z University of Washington, jest głównym autorem artykułu do publikacji The Astrophysical Journal Letters wykorzystujący nowe obliczenia z modelowania komputerowego do zdefiniowania „pływowej strefy mieszkalnej”.
Oprócz ciekłej wody naukowcy uważają, że tektonika płyt jest potrzebna do wyciągnięcia nadmiaru węgla z atmosfery i uwięzienia go w skałach, aby zapobiec niekontrolowanemu ociepleniu szklarni. Tektonika, czyli ruch płyt tworzących powierzchnię planety, zwykle jest napędzany rozpadem radioaktywnym w jądrze planety, ale grawitacja gwiazdy może powodować przypływy na planecie, które wytwarzają więcej energii do napędzania tektoniki płyt.
„Jeśli masz płytową tektonikę, możesz mieć długoterminową stabilność klimatu, co naszym zdaniem jest warunkiem życia” - powiedział Barnes.
Powiedział, że siły tektoniczne nie mogą być tak silne, że wydarzenia geologiczne szybko odbudowują powierzchnię planety i niszczą życie, które mogło stać się przyczółkiem. Planeta musi znajdować się w takiej odległości, w której szarpanie z pola grawitacyjnego gwiazdy generuje tektonikę bez wywoływania ekstremalnej aktywności wulkanicznej, która wypływa na planetę w zbyt krótkim czasie, aby życie mogło się dobrze rozwijać.
„Ogólnie rzecz biorąc, efektem tej pracy jest zmniejszenie liczby środowisk mieszkalnych we wszechświecie, a przynajmniej tego, co myśleliśmy o środowiskach mieszkalnych” - powiedział Barnes. „Najlepszym miejscem do poszukiwania warunków do zamieszkania są obszary, w których nowa definicja i stara definicja pokrywają się”.
Nowe obliczenia mają wpływ na planety wcześniej uważane za zbyt małe, aby nadawały się do zamieszkania. Przykładem jest Mars, który kiedyś doświadczał tektoniki, ale aktywność ta ustała, gdy ciepło rozpadającego się wewnętrznego jądra planety rozproszyło się.
Ale gdy planety zbliżają się do swoich słońc, przyciąganie grawitacyjne staje się silniejsze, siły pływowe rosną i uwalniana jest większa energia. Gdyby Mars zbliżył się do Słońca, holowniki pływowe Słońca mogłyby ewentualnie wznowić tektonikę, uwalniając gazy z rdzenia, aby zapewnić więcej atmosfery. Jeśli Mars ma w sobie ciekłą wodę, w tym momencie mogłaby nadawać się do życia przez życie, jakie znamy.
Różne księżyce Jowisza od dawna uważane są za potencjalnie schronienie życia. Ale jeden z nich, Io, ma tak dużą aktywność wulkaniczną, w wyniku sił pływowych Jowisza, że nie jest uważany za dobrego kandydata. Aktywność tektoniczna przerabia powierzchnię Io za mniej niż milion lat.
„Gdyby tak się stało na Ziemi, trudno byłoby sobie wyobrazić, jak rozwija się życie” - powiedział Barnes.
Potencjalna planeta podobna do Ziemi, ale osiem razy masywniejsza, zwana Gliese 581d, została odkryta w 2007 roku około 20 lat świetlnych stąd w gwiazdozbiorze Wagi. Początkowo sądzono, że planeta jest zbyt daleko od Słońca, Gliese 581, aby mieć ciekłą wodę, ale ostatnie obserwacje wykazały, że orbita znajduje się w strefie zamieszkiwania dla ciekłej wody. Planeta znajduje się jednak poza strefą zamieszkiwaną przez siły pływowe Słońca, które zdaniem autorów drastycznie ograniczają możliwość życia.
„Nasz model przewiduje, że przypływy mogą przyczynić się tylko do jednej czwartej ogrzewania potrzebnego do uczynienia planety nadającą się do zamieszkania, więc do wyrównania różnicy może być potrzebne dużo ciepła z rozpadu izotopów promieniotwórczych” - powiedział Jackson.
Barnes dodał: „Najważniejsze jest to, że wymuszanie pływów jest ważnym czynnikiem, który będziemy musieli wziąć pod uwagę, szukając planet nadających się do zamieszkania”.
Źródło: The University of Washington via Eurekalert. Artykuł jest dostępny tutaj.
