Kun tähtitieteilijät löytävät uuden eksoplaneetan, yksi ensimmäisistä huomioista on, onko planeetta asuttavalla vyöhykkeellä vai sen ulkopuolella. Tämä etiketti riippuu suurelta osin siitä, salliiko planeetan lämpötila nestemäisen veden. Mutta se ei tietenkään ole niin yksinkertaista. Uusi tutkimus viittaa siihen, että jäätyneissä, jäisissä maailmoissa, joissa on täysin jäässä olevat valtameret, voi todellakin olla asuttavaa maa-aluetta, joka säilyy asumiskelpoisena.
Uusi tutkimus julkaistiin AGU:n Journal of Geophysical Research: Planets -lehdessä. Se keskittyy siihen, kuinka hiilidioksidi kiertää planeetan läpi ja miten se vaikuttaa planeetan lämpötilaan. Otsikko on ' Asuttavat lumipallot: lauhkeat maaolosuhteet, nestemäinen vesi ja vaikutukset CO 2 Sääolot .'
Lumipalloplaneetta on planeetta, joka muistuttaa Maata, mutta jonka valtameret ovat jäässä aina päiväntasaajalle asti. Se on erillään jääkaudesta, jolloin jäätiköt kasvavat ja napajääpeitteet laajenevat, joskus useiden kilometrien paksuisiksi. Jääkaudella päiväntasaajan valtameret pysyvät vapaina jäästä.
Mutta lumipalloplaneetta on sitä perusteellisemmin jäätynyt. Lumipalloplaneetalla kaikki valtameret ovat jään peitossa, mukaan lukien päiväntasaajan valtameret. Tiedemiehet ovat pitäneet näitä planeettoja asumiskelpoisina, koska niiden pinnalla ei ole nestemäistä vettä.
Maapallo on kokenut ainakin yhden ja ehkä jopa kolme lumipallon vaiheet sen historiassa. Elämä kesti nämä vaiheet, koska ainoat elämänmuodot olivat meren mikro-organismit. Joten kysymys kuuluu, kun katsomme lumipallo-eksoplaneetta sen tähden asuttavalla vyöhykkeellä, onko mahdollista, että elämä loppujen lopuksi säilyy siellä?
Kryogenian ajanjakso sisälsi maapallon kaksi äärimmäisintä jääkautta. Sen ympärillä on jonkin verran tieteellistä kiistaa, koska keskustelua käydään jatkuvasti siitä, oliko Maa lumipallo näiden äärimmäisten jääkausien aikana vai jäikö osa maasta jäättömäksi. Joka tapauksessa elämä ilmestyi valtamerissä ennen kryogeniaa ja selvisi myös siitä. Kuvan luotto: Wikipedia.
Tämä uusi tutkimus sanoo kyllä, tai ainakin ehkä.
Tämän uuden tutkimuksen johtava kirjoittaja on Adiv Paradise, tähtitieteilijä ja fyysikko Toronton yliopistosta, Kanadasta. Paradise tiivistää tilanteen ytimekkäästi: 'Sinulla on näitä planeettoja, joita et perinteisesti saattanut pitää asumattomina, ja tämä viittaa siihen, että ehkä ne voivat olla.'
'Tiedämme, että maapallo oli asuttava omien lumipallojaksojensa kautta, koska elämä syntyi ennen lumipallojaksojamme ja elämä pysyi kauan sen jälkeen', Paradise sanoi. Lehdistötiedote . 'Mutta koko elämämme oli siihen aikaan valtamerissämme. Maasta ei puhuta mitään.'
Paradise ja muu tiimi halusivat tutkia ajatusta, että jopa lumipalloplaneetalla jotkin maa-alueet voisivat säilyä elämää ylläpitävinä. He käyttivät tietokonemalleja simuloidakseen erilaisia ilmastomuuttujia teoreettisissa lumipallomaailmoissa. He säätelivät maanosien konfiguraatiota, auringonvalon määrää ja muita teoreettisten lumipallomaailmojensa ominaisuuksia. He keskittyivät myös CO2:een.
CO2 on tietysti kasvihuonekaasu. Se antaa planeetan ilmakehän vangita lämpöä ja auttaa pitämään planeetan lauhkeana. Se ei riitä, ja planeetta voi jäätyä kiinteäksi. Liikaa, ja lämpötilat voivat kohota yli sen alueen, jonka elämä voi selviytyä.
Hiilen kiertokaavio. Kuva: NASA Earth Observatory.
CO2 seuraa a tunnettu sykli planeetan elämässä. Ilmakehässä pysyvä määrä riippuu sateesta ja eroosiosta. Sateen vesi imee hiilidioksidia ja muuttaa sen hiilihapoksi. Kun hiilihappo on planeetan pinnalla, se reagoi kivien kanssa. Nämä reaktiot hajottavat hiilihapon, ja se sitoutuu mineraaleihin. Lopulta tämä hiili kulkeutuu valtamereen ja varastoituu merenpohjaan.
Mutta kun lumipalloplaneetan pinta on jäätynyt kiinteäksi, sitä ei voi tapahtua. CO2:n poistuminen ilmakehästä pysähtyy umpeen. Ei ole sadetta eikä paljaita maata.
Mutta simulaatioissaan jotkin heidän mallinnetuista lumipalloplaneetoistaan menettivät ilmakehän hiilidioksidia jopa jäätymisen jälkeen. Tämä tarkoittaa kahta asiaa: siellä on oltava jäätöntä maata ja jonkin verran sadetta.
Tämä kaavio näyttää suhteen vulkaanisen toiminnan tuottaman hiilidioksidin ja sateesta ja eroosiosta poistetun hiilidioksidin välillä lauhkeassa ja lumipallo-ilmastossa. Planeetat juuttuvat lumipallotilaan, kun tulivuoren toiminta ja sään vaihtelut tasapainottavat toisiaan. Luotto: AGU
Joissakin simulaatioissa jotkut lumipalloplaneetoista olivat lämpimämpiä kuin toiset. Niistä joillakin oli maa-alueita, jotka pysyivät riittävän lämpiminä hiilen kierron jatkumiseksi: siellä oli sekä sadetta että paljaita kiviä. Nämä jäätymättömät alueet olivat maanosien keskellä, kaukana jäätyistä valtameristä. Jotkut lämpötilat näillä alueilla nousivat jopa 10 celsiusasteeseen (50 F.). Koska tiedemiehet uskovat, että elämä voi edelleen lisääntyä jopa -20 C:n lämpötiloissa, nämä löydöt tasoittavat tietä elämälle selviytyä lumipalloplaneetoilla, aivan kuten se teki Maan omien lumipallovaiheiden aikana.
Mutta tutkimuksessa löydettiin myös jotain muuta. Oikeissa olosuhteissa (tai ei oikeissa olosuhteissa, jos haluat nähdä enemmän elämää) planeetta voi jäädä lumipallovaiheeseen eikä koskaan liiku pois siitä. Se kaikki riippuu hiilikierto , myös.
Tiedemiehet luulivat ennen, että vulkaanisesti aktiivisilla planeetoilla vapautuisi asteittain kiviin sitoutunutta hiilidioksidia ja että ajan myötä se lämmittäisi ilmakehää, koska sade ei voi poistaa sitä. Mutta jos tutkimus pitää paikkansa, pieni määrä paljaana olevaa maata ja sille sateinen sade voisi tasapainottaa vapautunutta hiilidioksidia ja pitää planeetan ikuisessa lumipallon tilassa. Vain pieni osa maata olisi koskaan jäätöntä. Siinä tilanteessa elämä voi olla epätodennäköistä.
Sarja kuvituksia, jotka osoittavat, kuinka Maasta on voinut tulla lumipalloplaneetta. Kuvan luotto: NASA
Kaiken kaikkiaan tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, kuinka monimutkaisia planeetat ovat. Jokainen heistä on ainutlaatuisessa tilanteessa, ja alustava leima asuttavasta tai ei-asuttavasta on vain lähtökohta. Jokaisen löytämämme eksoplaneetan muotoilee valtava määrä muuttujia.
On turvallista sanoa, että voimme sulkea pois suuren määrän planeettoja asuttavuuden kannalta. Kuumat Jupiterit esimerkiksi ovat paahtavan kuumakaasuplaneettoja, eivätkä ne voi koskaan tukea minkäänlaista elämänmuotoa, jota voimme kuvitella.
Mutta asuttavalla vyöhykkeellä tai rajoilla sijaitsevien planeettojen osalta emme voi sulkea pois niitä, vaikka ne näyttävät epätodennäköiseltä ylläpitävän elämää.
Lisää tiedettä tarvitaan.
Lähteet:
- Lehdistötiedote: Tutkimus ehdottaa, että jäätyneet Maan kaltaiset planeetat voisivat tukea elämää
- Tutkimus paperi: Asuttavat lumipallot: lauhkeat maaolosuhteet, nestemäinen vesi ja vaikutukset CO 2 Sääolot
- Wikipedia: Lumipallo maa
- Wikipedia: Kryogeeninen kausi