Kiedy astronomowie odkrywają nową egzoplanetę, jednym z pierwszych rozważań jest to, czy planeta znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania, czy poza nią. Ta etykieta w dużej mierze zależy od tego, czy temperatura planety pozwala na płynną wodę. Ale oczywiście nie jest to takie proste. Nowe badanie sugeruje, że zamarznięte, lodowe światy z całkowicie zamarzniętymi oceanami mogą faktycznie mieć nadające się do zamieszkania tereny nadające się do zamieszkania.
Nowe badanie zostało opublikowane w czasopiśmie AGU Journal of Geophysical Research: Planets. Koncentruje się na tym, w jaki sposób CO2 przechodzi przez planetę i jak wpływa na temperaturę planety. Tytuł brzmi: „Nadające się do zamieszkania śnieżki: umiarkowane warunki lądowe, płynna woda i implikacje dla CO2 Zwietrzenie."
Planeta śnieżki jest planetą podobną do Ziemi, ale z oceanami zamarzniętymi aż do równika. Jest odrębny od epoki lodowcowej, kiedy lodowce rosną, a polarne pokrywy lodowe rozszerzają się, czasem osiągając grubość kilku kilometrów. W epoce lodowcowej oceany równikowe pozostają wolne od lodu.
Ale planeta śnieżki jest bardziej dokładnie zamrożona. Na planecie śnieżki wszystkie oceany są pokryte lodem, w tym wszystkie oceany równikowe. Naukowcy uznali te planety za nadające się do zamieszkania, ponieważ na powierzchni nie ma ciekłej wody.
Ziemia doświadczyła co najmniej jednej, a może nawet trzech faz kuli śnieżnej w swojej historii. Życie przetrwało te fazy, ponieważ jedynymi formami życia były mikroorganizmy morskie. Pytanie więc, kiedy patrzymy na egzoplanetę śnieżki w strefie zamieszkiwania jej gwiazdy, czy jest możliwe, że życie tam w końcu przetrwa?
Te nowe badania mówią, że tak, a przynajmniej może.
Głównym autorem tego nowego badania jest Adiv Paradise, astronom i fizyk z University of Toronto, Kanada. Paradise zwięźle podsumowuje sytuację: „Masz te planety, które tradycyjnie uważasz za niezdatne do zamieszkania, a to <nowe badanie> sugeruje, że mogą być.”
„Wiemy, że Ziemia nadawała się do zamieszkania dzięki własnym epizodom z kulkami śnieżnymi, ponieważ życie pojawiło się przed naszymi epizodami z kulkami śnieżnymi, a życie dawno minęło”, powiedział Paradise w komunikacie prasowym. „Ale wtedy całe nasze życie było w oceanach. Ziemia nie ma nic ”.
Paradise i reszta zespołu chcieli zbadać pomysł, że nawet na planecie z śnieżkami niektóre obszary lądowe mogą pozostać przy życiu. Wykorzystali modele komputerowe do symulacji różnych zmiennych klimatycznych w teoretycznych światach śnieżki. Dostosowali konfigurację kontynentów, ilość światła słonecznego i inne cechy ich teoretycznych światów śnieżki. Koncentrowali się również na CO2.
CO2 to oczywiście gaz cieplarniany. Pozwala to atmosferze planety na wychwytywanie ciepła i może pomóc utrzymać planetę w stanie umiarkowanym. Za mało, a planeta może zamrozić ciało stałe. Zbyt wiele, a temperatury mogą wznieść się poza zakres, który może przetrwać życie.
CO2 podąża za znanym cyklem życia planety. Ilość, która utrzymuje się w atmosferze, zależy od opadów deszczu i erozji. Woda w opadach pochłania CO2 i zamienia go w kwas węglowy. Gdy znajdzie się na powierzchni planety, kwas węglowy reaguje ze skałami. Te reakcje rozkładają kwas węglowy i wiąże się z minerałami. W końcu węgiel przedostaje się do oceanu i jest magazynowany na dnie oceanu.
Ale gdy powierzchnia planety z śnieżkami zostanie zamrożona, nic takiego się nie stanie. Usuwanie CO2 z atmosfery zatrzymuje się martwe. Nie ma opadów i nie ma odsłoniętej ziemi.
Ale w swoich symulacjach niektóre z modelowanych planet śnieżek wciąż traciły atmosferyczny CO2 nawet po zamrożeniu. Oznacza to dwie rzeczy: musi być jakaś ziemia wolna od lodu i pewne opady deszczu.
W niektórych symulacjach niektóre planety z śnieżkami były cieplejsze niż inne. Wśród nich niektóre miały obszary lądowe, które były wystarczająco ciepłe, aby cykl węglowy mógł być kontynuowany: były zarówno opady deszczu, jak i odsłonięte skały. Te niezamrożone obszary znajdowały się w centrum kontynentów, z dala od zamarzniętych oceanów. Niektóre temperatury na tych obszarach osiągały nawet 10 Celsjusza (50 F.) Ponieważ naukowcy uważają, że życie nadal może się rozmnażać w temperaturach tak niskich jak -20 C (-4 F.), odkrycia te torują drogę do życia przetrwać na planetach śnieżki, tak jak to miało miejsce podczas własnych faz kuli ziemskiej (s.)
Ale badanie znalazło również coś innego. W odpowiednich warunkach (lub w nieodpowiednich warunkach, jeśli chcesz zobaczyć więcej życia), planeta może zostać uwięziona w fazie śnieżki i nigdy się z niej nie wydostać. To wszystko zależy od cyklu węglowego.
Naukowcy uważali, że w przypadku planet aktywnych wulkanicznie nastąpi stopniowe uwalnianie CO2 sekwestrowanego w skałach i że z czasem ogrzeje atmosferę, ponieważ nie można go usunąć przez opady deszczu. Ale jeśli badania są poprawne, wówczas niewielka ilość odsłoniętej ziemi i padający na nią deszcz mogłyby zrównoważyć uwolniony CO2 i utrzymać planetę w stanie ciągłej śnieżnej kuli. Tylko niewielka część ziemi byłaby wolna od lodu. W takim scenariuszu życie może być mało prawdopodobne.
Ogólnie wyniki tego badania pokazują, jak złożone są planety. Każda z nich znajduje się w wyjątkowej sytuacji, a wstępna etykieta nadająca się do zamieszkania lub niezbywalna jest tylko punktem wyjścia. Istnieje ogromna liczba zmiennych kształtujących każdą odkrytą egzoplanetę.
Można śmiało powiedzieć, że możemy wykluczyć dużą liczbę planet pod względem zamieszkiwania. Na przykład gorące Jowisze palą planety z gorącym gazem i nigdy nie są w stanie utrzymać żadnej formy życia, jaką możemy sobie wyobrazić.
Ale w przypadku planet znajdujących się w strefie zamieszkania lub na granicach nie jesteśmy w stanie ich wykluczyć, nawet jeśli wydaje się mało prawdopodobne, aby podtrzymywały życie.
Potrzeba więcej nauki.
Źródła:
- Informacja prasowa: Badania sugerują, że zamrożone planety podobne do Ziemi mogłyby podtrzymywać życie
- Artykuł badawczy: Nadające się do zamieszkania śnieżki: warunki klimatyczne, woda w stanie ciekłym i implikacje dla CO2 Zwietrzenie
- Wikipedia: Snowball Earth
- Wikipedia: okres kriogeniczny
