Etsiessäsi potentiaalisesti asuttavia aurinkoisten ulkopuolisia planeettoja, tutkijoita rajoittaa jonkin verran tosiasia, että tiedämme vain yhden planeetan, jossa elämä on (ts. Maapallon). Tästä syystä tutkijat etsivät maanpäällisiä (ts. Kallioisia) planeetteja, jotka kiertävät tähtensä asutettavissa vyöhykkeissä, ja osoittavat biosignaatioiden merkkejä, kuten ilmakehän hiilidioksidi - mikä on välttämätöntä elämälle sellaisena kuin me sen tunnemme.
Tämä kaasu, joka on pääosin tulosta vulkaanisesta aktiivisuudesta täällä maan päällä, lisää pinnan lämpöä kasvihuoneilmiön kautta ja kiertää maanpinnan ja ilmakehän välillä luonnollisten prosessien kautta. Tästä syystä tutkijat ovat pitkään uskoneet, että levytektoniikka on välttämätöntä asettamiselle. Pennsylvanian osavaltion yliopiston uuden tutkimuksen mukaan tämä ei kuitenkaan välttämättä ole tilanne.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Hiilipyöräily ja maapallon kokoisten seisovien kannesten planeettojen käyttökelpoisuus”, julkaistiin äskettäin tieteellisessä lehdessä astrobiology. Tutkimuksen tekivät Bradford J. Foley ja Andrew J. Smye, kaksi apulaisprofessoria Pennsylvanian osavaltion yliopiston geotieteiden laitokselta.
Maapallolla vulkanismi on levytektonian seurausta ja tapahtuu silloin, kun kaksi levyä törmäävät. Tämä aiheuttaa subduktiota, jossa yksi levy työnnetään toisen alle ja syvemmälle aluspintaan. Tämä subduktio muuttaa tiheän vaipan kelluvaksi magmaksi, joka nousee kuoren kautta maan pinnalle ja luo tulivuoria. Tämä prosessi voi myös auttaa hiilen kiertämisessä työntämällä hiiltä vaippaan.
Levytekniikan ja vulkanismin uskotaan olleen keskeisiä elämän esiintymiselle täällä maan päällä, koska se takasi planeettamme lämmön riittävän pitämään nestemäistä vettä pinnallaan. Tämän teorian testaamiseksi professorit Foley ja Smye loivat mallit määrittääkseen, kuinka maapallon kaltainen planeetta olisi asuttava ilman levytektoonisuutta.
Nämä mallit ottivat huomioon lämpökehityksen, kuoren tuotannon ja hiilidioksidin2 pyöräily rajoittaa kallioisten, maapallon kokoisten pysähtyneiden kansi planeettojen asettamista. Nämä ovat planeettoja, joissa kuori koostuu yhdestä, jättiläisestä pallomaisesta levystä, joka kelluu vaipan sijasta erillisinä kappaleina. Tällaisten planeettojen ajatellaan olevan paljon yleisempiä kuin planeettojen, joissa kokee levytektoniikka, koska yhdelläkään Maapallon ulkopuolella olevalla planeetalla ei ole vielä vahvistettu olevan tektonisia levyjä. Kuten professori Foley selitti Penn State News -lehdistötiedotteessa:
”Vulkanismi vapauttaa kaasuja ilmakehään, ja sääolosuhteiden kautta hiilidioksidi vedetään ilmakehästä ja eristetään pintakivimuodoksi ja sedimenteiksi. Näiden kahden prosessin tasapainottaminen pitää hiilidioksidin tietyllä tasolla ilmakehässä, mikä on todella tärkeää sille, pysyykö ilmasto lauhkeana ja soveltuvaksi elämälle. "
Pohjimmiltaan heidän malleissaan otettiin huomioon kuinka paljon lämpöä pysähtynyt kannen planeetta voi säilyttää ilmaston lämpenemisen ja lämmön tuottavien elementtien määrän perusteella, kun planeetta muodostui (eli alun perin käytetty lämpöbudjetti). Maan päällä näihin alkuaineisiin sisältyy uraani, joka tuottaa toriumia ja lämpöä sen hajoamisen yhteydessä, joka sitten hajoaa tuottaen kaliumia ja lämpöä.
Suoritettuaan satoja simulaatioita, jotka vaihtelivat planeetan kokoa ja kemiallista koostumusta, he huomasivat, että pysähtyneet kannen planeetat pystyisivät ylläpitämään tarpeeksi lämpimiä lämpötiloja, jotta nestemäistä vettä voisi olla pinnoillaan miljardeja vuosia. Ääritapauksissa ne voisivat ylläpitää elämää tukevia lämpötiloja jopa 4 miljardiin vuoteen, mikä on melkein maan ikä.
Kuten Smye totesi, tämä johtuu osittain siitä, että levytektoniikat eivät ole aina välttämättömiä vulkaanisen toiminnan kannalta:
”Sinulla on edelleen vulkanismia pysähtyneillä kannen planeetoilla, mutta se on paljon lyhyempi elämä kuin planeettateknologialla, koska pyöräilyä ei ole niin paljon. Tulivuoret johtavat peräkkäisiin laavavirtauksiin, jotka haudataan ajan mittaan kuin kakkukerrokset. Kivet ja sedimentit kuumenevat sitä syvemmälle, mihin ne haudataan. ”
Tutkijat havaitsivat myös, että ilman levytektoniikkaa, pysähtyneillä kannen planeetoilla voi silti olla tarpeeksi lämpöä ja paineita kokea kaasunpoisto, jossa hiilidioksidikaasu voi päästä kivistä ja päästä tiensä pintaan. Maan päällä, Smye sanoi, sama prosessi tapahtuu veden kanssa subduktiovirhevyöhykkeillä. Tämä prosessi kasvaa planeetalla läsnä olevien lämpöä tuottavien elementtien määrän perusteella. Kuten Foley selitti:
"Siellä on makea pisteväli, jossa planeetta vapauttaa tarpeeksi hiilidioksidia estääkseen planeetan jäätymisen, mutta ei niin paljon, että sää ei voi vetää hiilidioksidia ilmakehästä ja pitää ilmaston maltillisen".
Tutkijoiden mallin mukaan lämpöä tuottavien alkuaineiden läsnäolo ja määrä olivat paljon parempia indikaattoreita planeetan mahdollisuuksille ylläpitää elämää. He havaitsivat simulaatioidensa perusteella, että planeetan alkuperäinen koostumus tai koko on erittäin tärkeä määritettäessä, tuleeko siitä asuttava vai ei. Tai kuten he sanovat, planeetan mahdollinen asettavuus määritetään syntymän yhteydessä.
Osoittamalla, että pysähtyneet kannen planeetat voivat silti tukea elämää, tällä tutkimuksella on potentiaalia laajentaa huomattavasti niiden tutkimusalueiden määrää, joita tutkijat pitävät potentiaalisesti asuttavina. Kun James Webbin avaruusteleskooppi (JWST) otetaan käyttöön vuonna 2021, tutkitaan pysähtyneiden kannen planeettojen ilmapiiriä biosignaalien (kuten CO2) on tärkeä tieteellinen tavoite.
Tieto siitä, että useampi näistä maailmoista voi ylläpitää elämää, on varmasti hyvä uutinen niille, jotka toivovat löytävänsä todisteita maanpäällisestä elämästä elämämme aikana.
