Коли астрономи відкривають нову екзопланету, одним з перших міркувань є те, знаходиться планета в зоні проживання чи за її межами. Ця мітка значною мірою залежить від того, чи дозволяє температура планети рідку воду. Але, звичайно, це не так просто. Нове дослідження показує, що замерзлі, крижані світи з повністю замерзлими океанами насправді можуть мати придатні для життя ділянки суші, які залишаються придатними для життя.
Нове дослідження було опубліковано в журналі AGU’s Journal of Geophysical Research: Planets. Він зосереджується на тому, як CO2 переміщується по планеті та як це впливає на температуру планети. Назва ' Придатні для проживання сніжки: помірні умови землі, рідка вода та наслідки для CO 2 Вивітрювання '.
Планета сніжна куля — це планета, подібна до Землі, але з океанами, замерзлими аж до екватора. Це окремо від льодовикового періоду, коли ростуть льодовики і розширюються полярні льодовикові щити, іноді досягаючи кілька кілометрів товщини. У льодовиковий період екваторіальний океан залишається вільним від льоду.
Але планета-сніжок заморожена більш ретельно. На планеті-снігові всі океани вкриті льодом, включаючи будь-які екваторіальні океани. Вчені вважають ці планети придатними для життя, оскільки на поверхні немає рідкої води.
Земля пережила принаймні один, а можливо, і три фази снігового кому у своїй історії. Життя пережило ці фази, оскільки єдиними формами життя були морські мікроорганізми. Тож виникає питання: коли ми дивимося на екзопланету сніжку в зоні проживання її зірки, чи можливо, що там все-таки існує життя?
Кріогенський період включав два найекстремальніших льодовикових періоди Землі. Навколо цього є певні наукові суперечки, тому що тривають дебати, чи була Земля сніжною кулею під час будь-якого з цих екстремальних льодовикових періодів, чи частина землі залишилася вільною від льоду. У будь-якому випадку життя в океанах з’явилося ще до кріогену і пережило його. Авторство зображення: Вікіпедія.
Це нове дослідження говорить так, або, принаймні, можливо.
Головним автором цього нового дослідження є Адів Парадайз, астроном і фізик з Університету Торонто, Канада. Парадайз коротко підсумовує ситуацію: «У вас є ці планети, які традиційно ви могли б вважати непридатними для життя, і це говорить про те, що, можливо, вони можуть бути».
«Ми знаємо, що Земля була придатною для життя завдяки своїм власним епізодам сніжної кулі, тому що життя виникло до наших сніжних епізодів, і життя залишилося поза ним», — сказав Парадайз у прес-реліз . «Але в той час усе наше життя було в наших океанах. Про землю немає нічого».
Парадайс та решта команди хотіли дослідити ідею, що навіть на планеті-снігові деякі ділянки суші можуть залишатися живими. Вони використовували комп’ютерні моделі для моделювання різних кліматичних змінних на теоретичних світах сніжних комів. Вони коригували конфігурацію континентів, кількість сонячного світла та інші характеристики своїх теоретичних світів сніжками. Вони також зосередилися на CO2.
CO2, звичайно, є парниковим газом. Це дозволяє атмосфері планети утримувати тепло, і це може допомогти підтримувати помірний стан планети. Його недостатньо, і планета може замерзнути. Занадто багато, і температура може вийти за межі діапазону, який може вижити життя.
Схема циклу вуглецю. Автор зображення: Земна обсерваторія NASA.
CO2 слідує за a відомий цикл в житті планети. Кількість, яка зберігається в атмосфері, залежить від кількості опадів та ерозії. Дощова вода поглинає CO2 і перетворює його на вугільну кислоту. Опинившись на поверхні планети, вугільна кислота вступає в реакцію з камінням. Ці реакції розщеплюють вугільну кислоту, і вона зв’язується з мінералами. Згодом цей вуглець потрапляє в океан і зберігається на дні океану.
Але як тільки поверхня планети-сніг застигне, нічого з цього не може статися. Видалення CO2 з атмосфери зупиняється. Немає опадів і відкритої землі.
Але в їх моделюванні деякі з їх змодельованих планет сніжок продовжували втрачати атмосферний CO2 навіть після того, як вони замерзали. Це означає дві речі: має бути якась земля, вільна від льоду, і має бути трохи опадів.
Цей графік показує взаємозв’язок між вуглекислим газом, що утворюється внаслідок вулканічної діяльності, та вуглекислим газом, видаленим з опадів та ерозії для помірного клімату та клімату сніжного кулю. Планети застрягають у стані снігового кому, коли вулканічна активність і швидкість вивітрювання врівноважують один одного. Авторство: AGU
У деяких моделюваннях деякі планети-сніжки були тепліші за інші. Серед них деякі з них мали ділянки землі, які залишалися достатньо теплими для продовження вуглецевого циклу: були як опади, так і відкриті породи. Ці незамерзлі ділянки були в центрі континентів, далеко від замерзлих океанів. Деякі температури в цих областях досягали 10 градусів за Цельсієм (50 F.). Оскільки вчені вважають, що життя все ще може продовжувати відтворюватися при температурах до -20 C (-4 F.), то ці висновки відкривають шлях до життя. виживати на планетах-сніжках, так само, як це було під час власних сніжних фаз на Землі.
Але дослідження виявило й інше. За правильних умов (або не в правильних умовах, якщо ви хочете побачити більше життя) планета може потрапити в пастку у фазі сніжного кому і ніколи не вийти з неї. Це все залежить від кругообіг вуглецю , також
Раніше вчені вважали, що для планет з вулканічною активністю відбуватиметься поступове виділення CO2, накопиченого в гірських породах, і що з часом він нагріє атмосферу, оскільки його неможливо видалити дощами. Але якщо дослідження правильне, то невелика кількість відкритої землі та дощ, що падає на неї, можуть збалансувати викид CO2 і підтримувати планету у постійному стані майже снігового кому. Лише невелика частина землі коли-небудь була б вільна від льоду. У такому випадку життя може бути малоймовірним.
Серія ілюстрацій, що показують, як Земля могла стати планетою сніжного кома. Автор зображення: NASA
Загалом результати цього дослідження показують, наскільки складними є планети. Кожен з них знаходиться в унікальній ситуації, і попередня позначка придатних для проживання чи непридатних для проживання є лише відправною точкою. Існує величезна кількість змінних, які формують кожну екзопланету, яку ми виявляємо.
Можна з упевненістю сказати, що ми можемо виключити велику кількість планет з точки зору придатності для проживання. Гарячі Юпітери наприклад, палаючий газ планети, і ніколи не може підтримувати будь-які форми життя, які ми можемо собі уявити.
Але для планет у зоні проживання або на кордонах ми не в змозі виключити їх, навіть якщо вони навряд чи підтримують життя.
Потрібно більше науки.
Джерела:
- Прес-реліз: Дослідження показує, що замерзлі планети, схожі на Землю, можуть підтримувати життя
- Науково-дослідна робота: Придатні для проживання сніжки: помірні умови землі, рідка вода та наслідки для CO 2 Вивітрювання
- Вікіпедія: Земля-сніг
- Вікіпедія: Кріогеновий період