Pri iskanju potencialno bivalnih ekstra sončnih planetov znanstveniki nekoliko omejujejo dejstvo, da poznamo samo en planet, kjer obstaja življenje (tj. Zemljo). Zaradi tega znanstveniki iščejo planete, ki so kopenski (t.i. skalnati), krožijo v orbiti znotraj območja bivanja svoje zvezde in kažejo znake biosignatov, kot je atmosferski ogljikov dioksid - kar je bistveno za življenje, kot ga poznamo.
Ta plin, ki je večinoma rezultat vulkanske aktivnosti tukaj na Zemlji, poveča površinsko toploto s pomočjo toplogrednega učinka in skozi naravne procese kroži med podzemljem in atmosfero. Zaradi tega znanstveniki že dolgo verjamejo, da je tektonika plošč bistvenega pomena za bivanje. Vendar pa po novi raziskavi ekipe z univerze Pennsylvania State University to morda ni tako.
Študija z naslovom »Kolesarjenje z ogljikom in življenjska doba stagniranih planetov na Zemlji« je bila nedavno objavljena v znanstveni reviji Astrobiologija. Študijo sta vodila Bradford J. Foley in Andrew J. Smye, dva docenta z oddelka za geoznanosti na državni univerzi Pennsylvania.
Na Zemlji je vulkanizem posledica tektonike plošč in se pojavlja tam, kjer se dve plošči trčita. To povzroči subdukcijo, kjer se ena plošča potisne pod drugo in globlje v podzemlje. Ta subdukcija spremeni gost plašč v bujno magmo, ki se skozi skorjo dvigne na Zemljino površje in ustvari vulkane. Ta postopek lahko pomaga tudi pri kroženju ogljika s potiskanjem ogljika v plašč.
Tektonska plošča in vulkanizem naj bi bili osrednji za nastanek življenja tukaj na Zemlji, saj je zagotovil, da je naš planet imel dovolj toplote za vzdrževanje tekoče vode na svoji površini. Za preizkušanje te teorije sta profesorja Foley in Smye ustvarila modele, s katerimi so ugotovili, kako bi živel planet, podoben Zemlji, brez prisotnosti tektonike plošč.
Ti modeli so upoštevali toplotno evolucijo, proizvodnjo skorje in CO2 s kolesom, da bi omejili bivalnost skalnih, stoječih zemeljskih pokrovov. To so planeti, kjer je skorja sestavljena iz ene same velikanske sferične plošče, ki lebdi na plašču in ne iz ločenih kosov. Za takšne planete velja, da so veliko pogostejši od planetov, ki doživljajo tektoniko plošč, saj za noben planet zunaj Zemlje še ni bilo dokazano, da bi imel tektonske plošče. Kot je pojasnil prof. Foley v sporočilu za javnost Penn State News:
„Vulkanizem izpušča pline v ozračje, nato pa se skozi vremenske vplive iz ozračja izvleče ogljikov dioksid in odvede v površinske kamnine in usedline. Uravnoteženje teh dveh procesov ohranja ogljikov dioksid na določeni ravni v ozračju, kar je zelo pomembno, ali podnebje ostane zmerno in primerno za življenje. "
V bistvu so njihovi modeli upoštevali, koliko toplote bi lahko zadržala stacionarna klima pokrova planeta na podlagi količine toplote in elementov, ki proizvajajo toploto, prisotnih ob nastanku planeta (tj. Njegov začetni toplotni proračun). Na Zemlji ti elementi vključujejo uran, ki proizvaja torij in toploto, ko razpade, ki nato razpade, da proizvede kalij in toploto.
Ko so izvedli na stotine simulacij, ki so spreminjale velikost in kemično sestavo planeta, so ugotovili, da bodo staležni planeti na pokrovih lahko vzdrževali dovolj tople temperature, da bo tekoča voda na njihovih površinah obstajala več milijard let. V skrajnih primerih bi lahko vzdrževali življenjsko podporo do 4 milijarde let, kar je skoraj starost Zemlje.
Kot je nakazal Smye, je to deloma posledica dejstva, da tektonika plošč ni vedno potrebna za vulkansko delovanje:
"Še vedno imate vulkanizem na mirujočih planetih pokrovov, vendar je to precej krajše življenje kot na planetih s tektonsko ploščo, ker kolesarjenja ni toliko. Vulkani povzročijo zaporedje pretokov lave, ki se sčasoma zakopajo kot plasti torte. Kamnine in usedline se bolj segrevajo, globlje kot so pokopane. "
Raziskovalci so tudi ugotovili, da bi lahko brez zastavljene tektonije nepremičnih planetov še vedno imeli dovolj toplote in pritiska za razplinjanje, kjer lahko ogljikov dioksid uhaja iz kamnin in se poda na površje. Na Zemlji je, kot je dejal Smye, enak postopek z vodo v conah prelomov subdukcije. Ta proces se poveča na podlagi količine elementov, ki proizvajajo toploto na planetu. Kot je pojasnil Foley:
"Obstaja slaba točka, kjer planet sprošča dovolj ogljikovega dioksida, da planet ne bi zmrznil, vendar ne toliko, da zaradi vremenskih vplivov ogljikov dioksid ne potegne ogljikovega dioksida iz ozračja in ohrani zmerno podnebje."
Glede na model raziskovalcev sta bila prisotnost in količina elementov, ki proizvajajo toploto, veliko boljši pokazatelj potenciala planeta za življenje. Na podlagi njihovih simulacij so ugotovili, da je začetna sestava ali velikost planeta zelo pomembna za določitev, ali bo postal nastanljiv ali ne. Ali kot pravijo, je potencialna bivalnost planeta določena ob rojstvu.
Z dokazovanjem, da bi staleči planeti z pokrovi še vedno lahko podpirali življenje, lahko ta študija močno razširi obseg tistega, kar znanstveniki menijo, da je mogoče bivati. Ko se leta 2021 uporabi vesoljski teleskop James Webb (JWST), ki pregleduje atmosfero stalih planetov pokrova, da bi ugotovil prisotnost biosignatov (kot CO2) bo pomemben znanstveni cilj.
Vedeti, da bi lahko več teh svetov zdržalo življenje, je zagotovo dobra novica za tiste, ki upajo, da bomo v življenju našli dokaze o nezemeljskem življenju.
