Meklējot potenciāli apdzīvojamas ārpus Saules planētas, zinātniekus nedaudz ierobežo fakts, ka mēs zinām tikai vienu planētu, kur pastāv dzīvība (t.i., Zeme). Šī iemesla dēļ zinātnieki meklē planētas, kas ir sauszemes (t.i., klinšainas), orbītas to zvaigznes apdzīvojamajās zonās, un tām ir tādu bioloģisko parakstu pazīmes kā atmosfēras oglekļa dioksīds - kas ir svarīgi dzīvībai, kā mēs to zinām.
Šī gāze, kas lielākoties ir vulkānisko aktivitāšu rezultāts šeit uz Zemes, siltumnīcefekta ietekmē palielina virsmas siltumu un dabiskos procesos notiek cikli starp zemes virsmu un atmosfēru. Šī iemesla dēļ zinātnieki jau sen uzskatīja, ka plākšņu tektonika ir būtiska, lai dzīvotu. Tomēr saskaņā ar jaunu pētījumu, ko veica Pensilvānijas štata universitātes komanda, tas var nebūt.
Pētījums ar nosaukumu “Oglekļa riteņbraukšana un zemes gaismā stāvošu vāku planētu izmantojamība” nesen tika publicēts zinātniskajā žurnālā Astrobioloģija. Pētījumu veica Bredfords J. Folejs un Endrjū J. Smijē, divi docenti no Pensilvānijas Valsts universitātes ģeozinātņu katedras.
Uz Zemes vulkānisms ir plākšņu tektonika un rodas tur, kur saduras divas plāksnes. Tas izraisa subdukciju, kad viena plāksne tiek iespiesta zem otras un dziļāk pamatnē. Šī subdukcija maina blīvo mantiju par peldošu magmu, kas caur garozu paceļas uz Zemes virsmas un rada vulkānus. Šis process var palīdzēt arī oglekļa apritē, iespiežot ogli mantijā.
Tiek uzskatīts, ka plākšņu tektonika un vulkānisms bija galvenie dzīvības parādīšanās procesiem uz Zemes, jo tas nodrošināja, ka mūsu planētai bija pietiekams siltums, lai uz tās virsmas uzturētu šķidru ūdeni. Lai pārbaudītu šo teoriju, profesori Foley un Smye izveidoja modeļus, lai noteiktu, cik apdzīvojama būtu Zemei līdzīga planēta bez plāksnes tektonikas klātbūtnes.
Šajos modeļos tika ņemta vērā siltuma evolūcija, garozas veidošanās un CO2 riteņbraukšana, lai ierobežotu klinšaino, Zemes lieluma stāvošo planētu apdzīvojamību. Tās ir planētas, kurās garoza sastāv no vienas, milzu sfēriskas plāksnes, kas peld uz mantijas, nevis atsevišķos gabalos. Tiek uzskatīts, ka šādas planētas ir daudz izplatītākas nekā planētas, kurām ir plākšņu tektonika, jo vēl nevienai planētai, kas atrodas ārpus Zemes, vēl nav tektonisko plākšņu. Kā profesors Folejs paskaidroja Penn State News paziņojumā presei:
“Vulkānisms izdala gāzes atmosfērā, un pēc laikapstākļiem oglekļa dioksīds tiek izvilkts no atmosfēras un atdalīts virszemes iežos un nogulumos. Sabalansējot šos divus procesus, oglekļa dioksīds atmosfērā tiek uzturēts noteiktā līmenī, kas ir patiešām svarīgi, ja klimats paliek mērens un piemērots dzīvībai. ”
Būtībā viņu modeļi ņēma vērā to, cik daudz siltuma varētu uzturēt stāvoša vāka planētas klimats, pamatojoties uz siltumu un siltumu radošo elementu daudzumu, kas atrodas planētas veidošanās laikā (aka. Tās sākotnējais siltuma budžets). Uz Zemes šie elementi ietver urānu, kas, sabrūkot, rada toriju un siltumu, kas pēc tam sadalās, iegūstot kāliju un siltumu.
Pēc simtiem simulāciju veikšanas, kas mainīja planētas izmēru un ķīmisko sastāvu, viņi atklāja, ka stāvošas vāku planētas spēs uzturēt pietiekami siltu temperatūru, lai miljardu gadu laikā uz to virsmām varētu pastāvēt šķidrs ūdens. Ārkārtējos gadījumos tie varētu uzturēt dzīvību uzturošu temperatūru līdz 4 miljardiem gadu, kas ir gandrīz Zemes vecums.
Kā norādīja Smijē, tas daļēji ir saistīts ar faktu, ka plātņu tektonika ne vienmēr ir nepieciešama vulkāniskajai aktivitātei:
“Jums joprojām ir vulkānisms uz stāvošām vāku planētām, taču tas ir daudz īsāks nekā planētas ar plākšņu tektoniku, jo velosipēdu nav tik daudz. Vulkāni rada secīgas lavas plūsmas, kuras laika gaitā tiek apraktas kā kūkas kārtas. Ieži un nogulumi sakarst vairāk, jo dziļāk tie ir aprakti. ”
Pētnieki arī atklāja, ka bez plākšņu tektonijas stāvošām vāku planētām joprojām varētu būt pietiekami daudz siltuma un spiediena, lai piedzīvotu atgāzēšanu, kur oglekļa dioksīda gāze var izkļūt no klintīm un nokļūt virsmā. Uz Zemes, Smaids sacīja, tas pats process notiek ar ūdeni subdukcijas traucējumu zonās. Šis process palielinās, ņemot vērā siltumu ražojošo elementu daudzumu uz planētas. Kā paskaidroja Folejs:
"Ir saldo vietu diapazons, kur planēta izdala pietiekami daudz oglekļa dioksīda, lai planēta neaizsaltu, taču ne tik daudz, lai laika apstākļi nevarētu izvest oglekļa dioksīdu no atmosfēras un uzturēt mērenu klimatu."
Saskaņā ar pētnieku modeli siltumu ražojošo elementu klātbūtne un daudzums bija daudz labāki rādītāji planētas potenciālam uzturēt dzīvību. Balstoties uz simulācijām, viņi atklāja, ka sākotnējais planētas sastāvs vai lielums ir ļoti svarīgs, lai noteiktu, vai tā kļūs apdzīvojama. Vai, kā viņi saka, planētas iespējamā apdzīvojamība tiek noteikta dzimšanas brīdī.
Parādot, ka stāvošas vāku planētas joprojām varētu atbalstīt dzīvību, šim pētījumam ir potenciāls ievērojami paplašināt to, ko zinātnieki uzskata par potenciāli apdzīvojamu. Kad Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) tika dislocēts 2021. gadā, pārbaudot stāvošu vāku planētu atmosfēru, lai noteiktu biosignālu klātbūtni (piemēram, CO2) būs galvenais zinātniskais mērķis.
Zinot, ka vairāk no šīm pasaulēm varētu uzturēt dzīvību, noteikti ir labas ziņas tiem, kuri cer, ka mūsu dzīves laikā mēs atradīsim pierādījumus par ārpuszemes dzīvi.
