Při hledání potenciálně obývatelných extra-solárních planet jsou vědci poněkud omezeni skutečností, že víme jen o jedné planetě, kde existuje život (tj. Země). Z tohoto důvodu vědci hledají planety, které jsou pozemské (tj. Skalnaté), obíhají v obývatelných zónách své hvězdy a vykazují známky biologických podpisů, jako je atmosférický oxid uhličitý - což je pro život zásadní, jak jej známe.
Tento plyn, který je do značné míry výsledkem sopečné činnosti na Zemi, zvyšuje povrchové teplo skleníkovým efektem a cykluje mezi podpovrchovou vrstvou a atmosférou přirozenými procesy. Z tohoto důvodu vědci dlouho věřili, že tektonika desek je pro obývatelnost nezbytná. Podle nové studie týmu z Pensylvánské státní univerzity to tak však nemusí být.
Studie s názvem „Cyklování uhlíku a obyvatelnost stagnujících planet s lidským rozměrem“ byla nedávno zveřejněna ve vědeckém časopise Astrobiologie. Studii provedli Bradford J. Foley a Andrew J. Smye, dva pomocní profesoři z katedry geověd na Pennsylvania State University.
Na Zemi je vulkanismus výsledkem tektoniky talířů a vyskytuje se tam, kde se střetávají dvě desky. Toto způsobí subduction, kde jedna deska je tlačena pod druhou a hlouběji do podpovrchu. Toto podvádění mění hustý plášť na vznášející se magma, které stoupá skrze kůru na zemský povrch a vytváří sopky. Tento proces může také pomoci při cyklování uhlíku tlačením uhlíku do pláště.
Desková tektonika a vulkanismus jsou považovány za ústřední pro vznik života zde na Zemi, protože to zajistilo, že naše planeta měla dostatečné teplo, aby udržovala tekutou vodu na svém povrchu. Aby tuto teorii otestovali, vytvořili profesoři Foley a Smye modely, které určují, jak by byla obyvatelná planeta podobná Zemi bez přítomnosti tektoniky talířů.
Tyto modely zohlednily tepelný vývoj, krustální produkci a CO2 jízda na kole, aby se omezila obývatelnost skalnatých stagnujících planetek víka. Jsou to planety, kde kůra sestává z jediné obří sférické desky plovoucí na plášti, spíše než v samostatných kusech. Předpokládá se, že takové planety jsou mnohem běžnější než planety, které zažívají tektoniku desek, protože žádné planety mimo Zemi nebyly dosud potvrzeny, že mají tektonické desky. Jak vysvětlil Prof. Foley v tiskové zprávě Penn State News:
"Vulkanismus uvolňuje plyny do atmosféry, a pak v důsledku zvětrávání se oxid uhličitý odtáhne z atmosféry a oddělí se do povrchových hornin a sedimentů." Vyrovnávání těchto dvou procesů udržuje oxid uhličitý na určité úrovni v atmosféře, což je opravdu důležité pro to, zda klima zůstává mírné a vhodné pro život. “
Jejich modely v zásadě zohledňovaly, kolik tepla by mohlo udržet klima stojaté planety na víku na základě množství prvků vytvářejících teplo a teplo, které se objevily při vzniku planety (aka. Jeho počáteční rozpočet na teplo). Na Zemi tyto prvky zahrnují uran, který produkuje thium a teplo, když se rozkládá, který se pak rozkládá a vytváří draslík a teplo.
Po spuštění stovek simulací, které měnily velikost planety a chemické složení, zjistili, že stojaté planety víček by dokázaly udržovat dostatečně teplé teploty, aby na jejich povrchu mohla existovat tekutá voda po miliardy let. V extrémních případech mohou udržovat teploty podporující život až 4 miliardy let, což je téměř věk Země.
Jak naznačil Smye, je to částečně způsobeno tím, že tektonika desek není pro sopečnou činnost vždy nezbytná:
"Stále máte vulkanismus na stojatých planetách víček, ale je mnohem kratší, než na planetách s deskovou tektonikou, protože není tolik cyklování." Sopky mají za následek řadu lávových proudů, které jsou v průběhu času pohřbeny jako vrstvy dortu. Skály a sediment se zahřívají hlouběji, když jsou pohřbeny. “
Vědci také zjistili, že bez deskové tektoniky by stagnující vírové planety mohly mít stále dostatek tepla a tlaku, aby zažily odplynění, kde plynný oxid uhličitý může unikat z hornin a dostat se na povrch. Na Zemi, Smye řekl, stejný proces nastává s vodou v zónách subdukční poruchy. Tento proces se zvyšuje na základě množství prvků produkujících teplo přítomných na planetě. Jak vysvětlil Foley:
"Je tu rozmezí sladkých míst, kde planeta uvolňuje dostatek oxidu uhličitého, aby zabránil zamrznutí planety, ale ne tolik, že by počasí nemohlo vytáhnout oxid uhličitý z atmosféry a udržet mírné podnebí."
Podle modelu vědců byla přítomnost a množství prvků produkujících teplo daleko lepšími ukazateli potenciálu planety pro udržení života. Na základě svých simulací zjistili, že počáteční složení nebo velikost planety je velmi důležitá pro určení, zda se stane obyvatelnou. Nebo jak to říkají, potenciální obyvatelnost planety je stanovena při narození.
Tím, že demonstruje, že stojaté planety víka mohou ještě podporovat život, má tato studie potenciál pro značné rozšíření rozsahu toho, co vědci považují za potenciálně obyvatelné. Když je v roce 2021 nasazen kosmický dalekohled James Webb (JWST), zkoumá se atmosféra stojatých planet s víkem, aby se určila přítomnost biosignatů (jako je CO)2) bude hlavním vědeckým cílem.
Vědět, že více těchto světů by mohlo udržet život, je určitě dobrá zpráva pro ty, kteří doufají, že najdeme důkazy mimozemského života v našich životech.
