Źródło zdjęcia: NASA
Naukowcy wierzyli, że pochylenie osi Ziemi jest bardzo ważne dla podtrzymywania życia na naszej planecie, ale nowa symulacja z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii wydaje się wskazywać, że życie może powstać na naszej planecie, nawet jeśli zostało poważnie przechylone. Nawet gdy planeta została przechylona poza obecne 23 stopnie do 54, 70 i 85 stopni, globalny klimat, opady deszczu, śniegu i pokrywy lodowej ściśle odpowiadały dzisiejszemu klimatowi. Dopiero gdy nie było przechyłu, symulacja przewidywała chłodniejszy świat niż my - ale nadal w dużej mierze nadaje się do zamieszkania.
Erie, tato? W filmach science fiction B straszna siła często wypycha Ziemię z jej osi i oznacza katastrofę dla całego życia na Ziemi. W rzeczywistości, według naukowców z Penn State, życie na Ziemi i na planetach podobnych do Ziemi byłoby nadal możliwe, gdyby nachylenie osi było większe niż obecnie.
„Obecnie nie obserwujemy planet pozasłonecznych, ale wyobrażam sobie, że w najbliższej przyszłości odkryjemy niektóre z tych małych planet”. mówi dr Darren M. Williams, asystent profesora fizyki i astronomii, Penn State Erie, Behrend College. „Kwestią przed nami jest to, jakie będą? Czy będą mieli księżyce? Jakie będą ich klimaty? Czy będą współpracować z życiem, czy życie będzie rzadkie?
„Podejrzewam, na podstawie symulacji i naszego własnego układu słonecznego, że wiele planet podobnych do Ziemi będzie miało osie spinowe, które są przechylone bardziej niż oś Ziemi.”
Williams, współpracując z Davidem Pollardem, pracownikiem naukowym w dziedzinie geologii w Penn State, zastosował ogólne modele klimatu cyrkulacyjnego do symulacji różnych przechyleń, poziomów dwutlenku węgla i planet. Opowiedzieli o swoich odkryciach w International Journal of Astrobiology.
Naukowcy po raz pierwszy przyjrzeli się współczesnej Ziemi z nachyleniem 23, 54, 70 i 85 stopni. Pochylenie Ziemi wynosi dziś około 23 stopni. Symulacja, która naśladowała dzisiejszą Ziemię i przechylała się, ściśle pasowała do dzisiejszego klimatu, w tym regionalne wzorce opadów, pokrywy śnieżne i lodowe oraz susze.
„Pochyły większe niż obecnie powodują globalne średnie roczne temperatury wyższe niż obecna średnia temperatura Ziemi około 57 stopni Fahrenheita”. mówi Williams. „Powyżej 54 stopni nachylenia, trendem jest obniżanie się globalnej średniej rocznej temperatury wraz ze wzrostem nachylenia.
Naukowiec z Penn State wyjaśnia, że spadek ten występuje, ponieważ więcej ziemi znajduje się na północ od równika we współczesnej Ziemi. Średnie roczne temperatury nie są jednak najlepszym sposobem ustalenia, czy dana planeta nadaje się do zamieszkania, ponieważ sezonowe wahania temperatury mogą być ekstremalne.
Naukowcy przyjrzeli się również tym przechylonym Ziemiom z dziesięciokrotnie wyższym poziomem dwutlenku węgla w atmosferze. Dwutlenek węgla jako gaz cieplarniany podnosi temperaturę na planecie. Modele te wytworzyły Ziemie o 11 do 18 stopni Fahrenheita wyższych rocznych średnich temperatur.
Ponieważ wszystkie planety nie będą miały geografii Ziemi, naukowcy wzięli stronę z historii Ziemi i zamodelowali 750-milionową Ziemię reprezentującą zlodowacenie Sturtian i 540-milionową Ziemię, najbliższe przybliżenie dostępne dla zlodowacenia Varanger.
„Podczas Sturtianu masy lądowe były głównie równikowe i skupione głównie w obrębie 30 stopni od równika” mówi badacz Penn State Erie. „W modelu Varanger wszystko jest blisko bieguna południowego.”
Podczas gdy obecnie Ziemia składa się z około 30 procent ziemi do 70 procent wody, te starożytne obszary geograficzne to około 22 procent ziemi i 78 procent wody.
„Najwyższe temperatury i wahania sezonowe występują w przypadku największych obszarów lądowych na średnich i wysokich szerokościach geograficznych”. mówi Williams.
Badacze przeprowadzili również niektóre modelowe Ziemie z zerowym przechyleniem.
„Obecna Ziemia jest jedną z najbardziej nie nadających się do zamieszkania planet, które zasymulowaliśmy” mówi Williams. „Około 8,7 procent powierzchni Ziemi jest średnio zimniejsze niż 14 stopni Fahrenheita, a odsetek ten osiąga w lutym 13,2 procent z powodu dużych mas lądowych na dużych szerokościach geograficznych pokrytych śniegiem.”
Jedynymi planetami zimniejszymi niż dzisiejsza Ziemia są te planety symulowane bez przechyłu.
Symulacja Varanger, z większością lądów na półkuli południowej, jest najbardziej ekstremalna z 15,6 procent powierzchni poniżej 14 stopni Fahrenheita w lipcu i 9,3 procent powierzchni powyżej 122 stopni Fahrenheita w styczniu. Średnio prawie 28 procent masy lądowej tej planety nie nadaje się do zamieszkania według standardów Ziemi.
„Ta symulacja sugeruje, że planety z dużymi superkontynentami polarnymi lub małymi zapasami wody będą najbardziej problematyczne dla życia przy dużym nachyleniu”. mówi Williams.
Żadna z planet o zwiększonym nachyleniu nie miała stałych pokryw lodowych w pobliżu równika. Naukowcy zauważają jednak, że nie gwarantuje to, że świat nadaje się do życia. Ekstremalne temperatury na większości symulowanych ziem utrudniłyby przetrwanie wszystkim, oprócz najprostszych ziemskich form życia. Ekstremalność spowodowana jest tym, że przechylenie powoduje, że duże części planety znajdują się w 24-godzinnej ciemności lub 24-godzinnym świetle słonecznym na długie okresy czasu również hamowałyby organizmy fotosyntetyczne.
Naukowcy sugerują, że nawet przy dużym przechyleniu życie może istnieć na modelowanych przez nie planetach.
„Pod warunkiem, że życie nie zajmuje powierzchni kontynentalnych nękanych sezonowo przez najwyższą temperaturę, planety te mogłyby wspierać bardziej zaawansowane życie”. mówią naukowcy. „Podczas gdy takie światy wykazują klimaty bardzo różniące się od ziemskich, wiele z nich będzie nadal odpowiednich zarówno dla prostych, jak i zaawansowanych form życia zależnego od wody”.
Nie ma więc powodu, aby eliminować planety podobne do Ziemi o większym nachyleniu niż Ziemia z przyszłych poszukiwań życia poza Układem Słonecznym.
„Mamy jedną planetę i wiele gatunków na tej planecie, ale jest to tylko jeden punkt danych”. mówi Williams. „Może któregoś dnia dowiemy się wszystkiego o życiu na naszej planecie, ale nie w pobliżu, gdzie jest to możliwe gdzie indziej.”
National Science Foundation wsparła tę pracę.
Oryginalne źródło: Penn State University News Release
