Bild https://www.washington.edu
Venus, bild tagen av NASAs Mariner 10-farkost (till vänster), paras ihop med en
konstnärlig avbildning av tre möjliga atmosfärer på en nyligen upptäckt
exoplanet, Gliese 12b. (40 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Fiskarna) Den nya studien är från University of Washington
undersöker hur mycket ytvatten en planet behöver för att stödja liv. Foto: NASA/JPL-Caltech/R.
Hurt (Caltech-IPAC)
Forskare tror att det finns miljarder planeter
utanför vårt solsystem i vintergatan. Mer än 6 000 av dessa exoplaneter är bekräftade. Men
bara några av dem är kandidater för eventuellt liv på dess yta. Sökandet efter liv har fokuserat på
planeter i guldlockzonen ett avstånd från sin sol som varken är för
nära eller för långt från sin sol och därmed kan ha en temperatur som stöder liv vi känner till. Planeter i denna zon anses kunna ha flytande ytvatten.
"När man söker efter liv i universum med begränsade forskarresurser måste man filtrera bort några planeter,"
beskriver huvudförfattaren Haskelle White-Gianella, UW doctoral student of Earth and space sciences. vid UW Universiy of Washington.
Vatten är nödvändigt men garanterar inte
livets existens på en planet. Med denna studie arbetade forskarna för att ytterligare
begränsa sökandet genom att undersöka planeter med bara en liten mängd vatten.
"Vi var intresserade av torra planeter med
mycket begränsat ytvattenlager betydligt mindre än vad ett hav på jorden rymmer. Många av dessa
planeter ligger i den livsvänliga zonen runt sin stjärna. Men vi var inte säkra på
om de faktiskt kunde vara livsvänliga," beskriver White-Gianella.
Teamets resultat, publicerade den 13 april i
Planetary Science Journal (se nedan) och visar att livets möjlighet beror på den geologiska
kolcykeln en vattendriven process som utbyter kol mellan atmosfären och ytan under miljontals år och stabiliserar yttemperaturerna.
Koldioxid som kommer från vulkaner i ett naturligt
system samlas i atmosfären innan det faller tillbaka ner till marken med regnvatten. Regn eroderar och reagerar kemiskt med bergarter på markens yta och
avrinning transporterar kol till havet där det sjunker till havsbotten.
Plattektonik driver kolrika oceaniska plattor under kontinenterna. Miljontals
år senare återuppstår sedan kol när berg bildas.
Om vattennivåerna ät för låga för att regn ska uppkomma kan
koldioxidborttagning från atmosfären inte hålla jämna steg med utsläppen från
vulkanutbrott och koldioxidnivåerna i atmosfären skjuter i höjden vilket
fångar vatten. Stigande temperaturer förångar det återstående ytvattnet vilket
initierar okontrollerad uppvärmning som får planeten för varm för att stödja
liv.
"Så det gör tyvärr att dessa torra planeter
inom livsvänliga zoner osannolikt stödjer liv," beskriver White-Gianella. Även om forskare har instrument som kan mäta ytvatten är
steniga exoplaneter svåra att observera direkt. I denna studie genomförde
forskarna en serie komplexa datasimuleringar för att bättre förstå hur vatten kan
bete sig i dessa ökenvärldar.
Tidigare försök att modellera kolcykeln fokuserade
på kallare, kanske blötare planeter. Modellerna tog hänsyn till avdunstning
från solljus, men inkluderade inte andra faktorer, såsom vind. White-Gianella
anpassade befintliga datamodeller till torrare planeter genom att förfina
uppskattningar av avdunstning och nederbörd.
"Dessa sofistikerade, mekanistiska data modeller av kolcykeln har gjorts genom att människor försökt förstå hur jordens termostat har eller inte har fungerat över tid," beskriver seniorförfattaren Joshua Krissanen-Totton, bUW assistant professor of Earth and space sciences..
Funktionen av den geologiska kolcykeln på
torra planeter till stor del outforskad. Resultaten visar att även planeter som
bildas med vatten på ytan kan förlora det och gå från potentiellt livsmöjlig miljö till obeboelig
på grund av störningar i kolcykeln.
Venus är ett exempel. Venus är ungefär lika stor som jorden, troligen bildad ungefär
samtidigt och kan ha börjat med en liknande mängd vatten.
Ändå kan Venus yta idag mäta sig med temperaturen i
en vedeldad pizzaugn beskriver White-Gianella.
Många teorier försöker förklara varför jorden och
Venus är så olika. White-Gianella och Krissanen-Totton föreslår att Venus, som
ligger närmare solen, kan ha bildats med något mindre vatten än jorden vilket
rubbade balansen i den geologiska kolcykeln. När yttemperaturerna steg i takt
med koldioxidnivåerna i atmosfären förlorade Venus sitt vatten och allt liv
den kunde ha hyst.
Kommande uppdrag till Venus kommer att försöka
förstå vad som hände med planeten och om den någonsin hyste liv.
"Det är mycket osannolikt att vi kommer att landa något på ytan av en exoplanet under vår livstid. Men vår grannplanet Venus är utan tvekan den planet som kan lära oss mer om exoplaneter," beskriver White-Gianella.
Denna studie finansierades av National Science
Foundation, NASA Astrobiology Program och Alfred P. Sloan Foundation och kan läsas här.
