Atunci când caută planete extra-solare potențial locuibile, oamenii de știință sunt oarecum restrânși de faptul că știm despre o singură planetă unde există viață (adică Pământ). Din acest motiv, oamenii de știință caută planete care sunt terestre (adică stâncoase), care orbitează în zonele locuibile ale stelei lor și prezintă semne de biosignaturi precum dioxidul de carbon atmosferic - care este esențial pentru viață așa cum îl cunoaștem.
Acest gaz, care este în mare parte rezultatul activității vulcanice aici pe Pământ, crește căldura de suprafață prin efectul de seră și ciclurile dintre subsol și atmosferă prin procese naturale. Din acest motiv, oamenii de știință au crezut mult timp că tectonica plăcilor este esențială pentru locuință. Cu toate acestea, potrivit unui nou studiu realizat de o echipă de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, este posibil să nu fie cazul.
Studiul, intitulat „Ciclismul cu carbon și locuibilitatea planetelor cu capac de stagnare dimensionate pe Pământ”, a fost publicat recent în revista științifică Astrobiologia. Studiul a fost realizat de Bradford J. Foley și Andrew J. Smye, doi profesori asistenți de la departamentul de științe de la Universitatea de Stat din Pennsylvania.
Pe Pământ, vulcanismul este rezultatul tectonicii plăcilor și are loc acolo unde se ciocnesc două plăci. Aceasta provoacă subducție, unde o placă este împinsă sub cealaltă și mai adânc în suburbie. Această subducție transformă mantaua densă în magmă flotantă, care se ridică prin crustă către suprafața Pământului și creează vulcani. Acest proces poate ajuta, de asemenea, la ciclul de carbon prin împingerea carbonului în manta.
Tectonica plăcilor și vulcanismul cred că au fost centrale pentru apariția vieții aici pe Pământ, deoarece s-a asigurat că planeta noastră avea suficientă căldură pentru a menține apa lichidă pe suprafața sa. Pentru a testa această teorie, profesorii Foley și Smye au creat modele pentru a determina cât de locuibilă ar fi o planetă asemănătoare Pământului fără prezența tectonicii plăcilor.
Aceste modele au luat în considerare evoluția termică, producția de cruste și CO2 mersul pe bicicletă pentru a restrânge locuința planetelor stancoase cu capac de pe Pământ. Acestea sunt planete în care scoarța constă dintr-o singură placă sferică uriașă care plutește pe manta, mai degrabă decât în bucăți separate. Se consideră că astfel de planete sunt mult mai frecvente decât planetele care se confruntă cu tectonica plăcilor, deoarece nu s-a confirmat că nicio planetă dincolo de Pământ nu are încă plăci tectonice. După cum a explicat prof. Foley într-un comunicat de presă al Penn State:
„Vulcanismul eliberează gaze în atmosferă, iar prin intemperii, dioxidul de carbon este extras din atmosferă și sechestrat în roci de suprafață și sedimente. Echilibrarea acelor două procese menține dioxidul de carbon la un anumit nivel în atmosferă, ceea ce este într-adevăr important dacă climatul rămâne temperat și potrivit pentru viață. "
În esență, modelele lor au luat în considerare cât de multă căldură ar putea reține climatul unei planșe cu capac stagnant pe baza cantității de căldură și a elementelor producătoare de căldură prezente la formarea planetei (de asemenea, bugetul său inițial de căldură). Pe Pământ, aceste elemente includ uraniul care produce toriu și căldură atunci când se descompune, care apoi se descompune să producă potasiu și căldură.
După ce au rulat sute de simulări, care au modificat dimensiunea și compoziția chimică a planetei, au descoperit că planetele cu capac stagnant vor fi capabile să mențină temperaturi suficient de calde, încât apa lichidă ar putea exista pe suprafețele lor de miliarde de ani. În cazuri extreme, acestea ar putea menține temperaturi care să susțină viața până la 4 miliarde de ani, care este aproape vârsta Pământului.
După cum a indicat Smye, acest lucru se datorează în parte faptului că tectonica plăcilor nu este întotdeauna necesară pentru activitatea vulcanică:
„Încă aveți vulcanism pe planetele cu capac stagnat, dar este cu o durată de viață mult mai scurtă decât pe planetele cu tectonică cu plăci, deoarece nu există atât de mult ciclism. Vulcanii au ca rezultat o succesiune de fluxuri de lavă, care sunt îngropate ca straturi de tort în timp. Stâncile și sedimentele se încălzesc mai mult cu cât sunt îngropate. ”
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că, fără tectonica plăcilor, planetele cu capac stagnant ar putea avea încă suficientă căldură și presiune pentru a experimenta degazarea, unde gazul cu dioxid de carbon poate scăpa de pe roci și își poate face drum spre suprafață. Pe Pământ, a spus Smye, același proces are loc și cu apa în zonele cu defecte de subducție. Acest proces crește pe baza cantității de elemente producătoare de căldură prezente pe planetă. După cum a explicat Foley:
„Există o zonă dulce în care o planetă eliberează suficient dioxid de carbon pentru a împiedica planeta să înghețe, dar nu atât încât intemperiile să nu poată trage dioxidul de carbon din atmosferă și să păstreze temperatura temperată.”
Conform modelului cercetătorilor, prezența și cantitatea de elemente producătoare de căldură au fost indicatori mult mai buni pentru potențialul unei planete de a susține viața. Pe baza simulărilor lor, ei au descoperit că compoziția inițială sau dimensiunea unei planete este foarte importantă pentru a determina dacă va deveni sau nu locuibilă. Sau așa cum o spun, potențialul de locuit al unei planete este determinat la naștere.
Prin demonstrarea faptului că planetele cu capac stagnant ar putea susține în continuare viața, acest studiu are potențialul de a extinde foarte mult gama de ceea ce oamenii de știință consideră că sunt potențial locuibili. Atunci când James Webb Space Telescope (JWST) este implementat în 2021, examinând atmosfera planetelor cu capac stagnat pentru a determina prezența biosemnaturilor (cum ar fi CO2) va fi un obiectiv științific major.
Știind că mai multe dintre aceste lumi ar putea susține viața este cu siguranță o veste bună pentru cei care speră că vom găsi dovezi despre viața extraterestră în viața noastră.
