W ostatnich dziesięcioleciach astronomowie odkryli wiele planet, które ich zdaniem są z natury „ziemskie”, co oznacza, że wydają się ziemskie (tj. Skaliste) i krążą wokół swoich gwiazd w odpowiedniej odległości, aby wspierać istnienie ciekłej wody na swoich powierzchniach . Niestety ostatnie badania wykazały, że wiele z tych planet może w rzeczywistości być „wodnymi światami”, w których woda stanowi znaczną część masy planety.
Dla społeczności naukowej zdawało się to wskazywać, że te światy nie mogłyby długo nadawać się do zamieszkania, ponieważ nie byłyby w stanie wspierać obiegu minerałów i gazów, które utrzymują stabilny klimat na Ziemi. Jednak według nowych badań przeprowadzonych przez zespół naukowców z University of Chicago i Pennsylvania State University, te „wodne światy” mogą być bardziej nadające się do zamieszkania, niż nam się wydaje.
Niedawno pojawiły się ich badanie zatytułowane „Habitability of egzoplanet waterworlds” The Astrophysical Journal. Badanie zostało przeprowadzone przez Edwina S. Kite'a, profesora nadzwyczajnego na Wydziale Nauk Geofizycznych na Uniwersytecie w Chicago; oraz Eric B. Ford, profesor w Centrum Egzoplanet i Światów Mieszkalnych Uniwersytetu Pensylwanii, Institute for CyberScience i Pennsylvania State Astrobiology Research Center.
Do swoich badań Kite i Ford skonstruowali modele dla planet skalistych, które miały wielokrotnie wodę Ziemi, biorąc pod uwagę, jak ewoluowałyby temperatura oceanu i chemia w okresie wielu miliardów. Celem tego było odniesienie się do pewnych długo podtrzymywanych założeń dotyczących planetarności. Najważniejsze z nich to to, że planety muszą mieć podobne warunki do Ziemi, aby utrzymać życie przez długi czas.
Na przykład planeta Ziemia była w stanie utrzymać stabilne temperatury w długich skalach czasowych poprzez pochłanianie gazów cieplarnianych w minerałach (co prowadzi do globalnego chłodzenia) i rozgrzewanie się poprzez uwalnianie gazów cieplarnianych przez wulkany. Taki proces nie byłby możliwy na światach wodnych, gdzie cała powierzchnia (a nawet znaczna część masy) planety składa się z wody.
Na tych światach woda zapobiegałaby absorpcji dwutlenku węgla przez skały i tłumiłaby aktywność wulkaniczną. Aby rozwiązać ten problem, Kite i Ford przeprowadzili symulację z tysiącami losowo generowanych planet i śledzili ewolucję swoich klimatów w czasie. Odkryli, że światy wodne będą w stanie utrzymać równowagę temperaturową przez miliardy lat. Jak Kite wyjaśnił w najnowszym komunikacie prasowym UChicago News:
„To naprawdę spycha na myśl, że potrzebujesz klona Ziemi - to znaczy planety z jakimś lądem i płytkim oceanem… Zaskakujące było to, że wielu z nich pozostaje stabilnych przez ponad miliard lat, po losowaniu. Możemy przypuszczać, że jest to około 10 procent z nich ”.
W przypadku tych planet, które znajdują się w odpowiedniej odległości od swoich gwiazd, symulacje wykazały, że obecna jest odpowiednia ilość węgla. I chociaż nie mieli wystarczającej ilości minerałów i pierwiastków ze skorupy rozpuszczonych w oceanach, aby wyciągnąć węgiel z atmosfery, mieli wystarczającą ilość wody, aby obrócić węgiel między atmosferą a oceanem. Proces ten najwyraźniej wystarczył, aby utrzymać stabilność klimatu przez kilka miliardów lat.
„Ile czasu planeta jest w zasadzie zależna od dwutlenku węgla i jak dzieli się go między oceanem, atmosferą i skałami we wczesnych latach”, powiedział Kite. „Wydaje się, że istnieje sposób na utrzymanie planety nadającej się do zamieszkania przez długi czas bez geochemicznego cyklu, jaki obserwujemy na Ziemi.”
Symulacje oparto na planetach krążących wokół gwiazd takich jak nasze - gwiazdach typu G (żółty karzeł) - ale wyniki były optymistyczne również dla gwiazd typu M (czerwony karzeł). W ostatnich latach astronomowie ustalili, że systemy te są obiecujące pod względem wspierania życia ze względu na ich naturalną długowieczność i sposób, w jaki stają się jaśniejsze w miarę upływu czasu - co daje życie o wiele dłużej.
Chociaż czerwone karły są również znane z tego, że są zmienne i niestabilne w porównaniu z naszym Słońcem, co powoduje liczne rozbłyski, które mogłyby pozbawić atmosferę planety, fakt, że świat oceanów byłby w stanie przetworzyć wystarczającą ilość węgla, aby utrzymać atmosferę w stałej temperaturze zachęcający. Zakładając, że niektóre planety krążące wokół czerwonych karłów mają ochronną magnetosferę, one również będą w stanie utrzymać warunki życia przez długi czas.
W ostatnich latach fala odkryć egzoplanet spowodowała, że badania nad egzoplanetą przesunęły się z wykrywania na charakterystykę. To z kolei spowodowało, że naukowcy zaczęli spekulować na temat rodzajów warunków, w których życie mogłoby powstać i prosperować. Chociaż podejście „nisko wiszących owoców” jest nadal podstawowym sposobem wykorzystywanym przez naukowców do znajdowania planet potencjalnie nadających się do zamieszkania - gdzie naukowcy poszukują planet o podobnych warunkach do Ziemi - jasne jest, że istnieją inne możliwości.
W nadchodzących latach wraz z rozmieszczeniem teleskopów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i naziemne teleskopy, takie jak Teleskop Trzydziestometrowy, Niezwykle Duży Teleskop i Gigantyczny Teleskop Magellana, astronomowie będą w stanie scharakteryzować atmosferę egzoplanet i ustalić, czy rzeczywiście są to światy wodne czy planety o skorupach kontynentalnych (jak Ziemia ).
Te same teleskopy pozwolą również astronomom wyszukiwać biosignatury w tych atmosferach, co nie tylko pomoże ustalić, czy są „potencjalnie nadające się do zamieszkania”, ale „potencjalnie zamieszkane”.
