Bei der Suche nach potenziell bewohnbaren extrasolaren Planeten sind Wissenschaftler durch die Tatsache eingeschränkt, dass wir nur einen Planeten kennen, auf dem Leben existiert (dh die Erde). Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler nach Planeten, die terrestrisch (d.
Dieses Gas, das im Wesentlichen das Ergebnis vulkanischer Aktivität hier auf der Erde ist, erhöht die Oberflächenwärme durch den Treibhauseffekt und zirkuliert durch natürliche Prozesse zwischen dem Untergrund und der Atmosphäre. Aus diesem Grund glauben Wissenschaftler seit langem, dass die Plattentektonik für die Bewohnbarkeit unerlässlich ist. Jedoch nach a neue Studie von einem Team der Pennsylvania State University, ist dies möglicherweise nicht der Fall.
Die Studie mit dem Titel „ Kohlenstoffkreislauf und Bewohnbarkeit erdgroßer stagnierender Deckelplaneten “, wurde kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlichtAstrobiologie. Die Studie wurde von Bradford J. Foley und Andrew J. Smye, zwei Assistenzprofessoren des Fachbereichs Geowissenschaften der Pennsylvania State University, durchgeführt.
Die tektonischen Platten der Erde. Bildnachweis: msnucleus.org
Auf der Erde ist Vulkanismus das Ergebnis der Plattentektonik und tritt auf, wenn zwei Platten kollidieren. Dies bewirkt eine Subduktion, bei der eine Platte unter die andere und tiefer in den Untergrund geschoben wird. Diese Subduktion verwandelt den dichten Mantel in schwimmfähiges Magma, das durch die Kruste an die Erdoberfläche aufsteigt und Vulkane bildet. Dieser Prozess kann auch den Kohlenstoffkreislauf unterstützen, indem Kohlenstoff in den Mantel gedrückt wird.
Es wird angenommen, dass Plattentektonik und Vulkanismus von zentraler Bedeutung für die Entstehung des Lebens hier auf der Erde waren, da sie dafür sorgten, dass unser Planet genügend Wärme hatte, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu halten. Um diese Theorie zu testen, erstellten die Professoren Foley und Smye Modelle, um zu bestimmen, wie bewohnbar ein erdähnlicher Planet ohne das Vorhandensein von Plattentektonik wäre.
Diese Modelle berücksichtigten die thermische Entwicklung, die Krustenproduktion und die CO .-Emissionen2Radfahren, um die Bewohnbarkeit felsiger, erdgroßer stagnierender Deckelplaneten einzuschränken. Dies sind Planeten, bei denen die Kruste aus einer einzigen riesigen kugelförmigen Platte besteht, die auf dem Mantel schwimmt, und nicht aus einzelnen Teilen. Es wird angenommen, dass solche Planeten weitaus häufiger vorkommen als Planeten mit Plattentektonik, da noch keine Planeten jenseits der Erde mit tektonischen Platten bestätigt wurden. Wie Prof. Foley in einer Penn State News erklärte Pressemitteilung :
„Vulkanismus setzt Gase in die Atmosphäre frei, und dann wird durch Verwitterung Kohlendioxid aus der Atmosphäre gezogen und in Oberflächengestein und Sediment gebunden. Durch das Ausbalancieren dieser beiden Prozesse wird das Kohlendioxid in der Atmosphäre auf einem bestimmten Niveau gehalten, was wirklich wichtig dafür ist, ob das Klima gemäßigt und lebenswert bleibt.“
Karte der Erde mit Verwerfungslinien (blau) und Zonen vulkanischer Aktivität (rot). Bildnachweis: zmescience.com
Im Wesentlichen berücksichtigten ihre Modelle, wie viel Wärme das Klima eines stagnierenden Deckelplaneten basierend auf der Menge an Wärme und wärmeerzeugenden Elementen, die bei der Entstehung des Planeten vorhanden waren (auch bekannt als sein anfängliches Wärmebudget), speichern konnte. Auf der Erde gehören zu diesen Elementen Uran, das beim Zerfall Thorium und Wärme erzeugt, das dann zu Kalium und Wärme zerfällt.
Nachdem sie Hunderte von Simulationen durchgeführt hatten, die die Größe und chemische Zusammensetzung des Planeten variierten, fanden sie heraus, dass stagnierende Deckelplaneten in der Lage sein würden, die Temperaturen so warm zu halten, dass flüssiges Wasser für Milliarden von Jahren auf ihrer Oberfläche existieren könnte. Im Extremfall könnten sie lebenserhaltende Temperaturen von bis zu 4 Milliarden Jahren aufrechterhalten, was fast dem Alter der Erde entspricht.
Als Smye angegeben , dies liegt zum Teil daran, dass Plattentektonik für vulkanische Aktivität nicht immer notwendig ist:
„Auf stagnierenden Deckelplaneten gibt es immer noch Vulkanismus, aber er ist viel kürzer als auf Planeten mit Plattentektonik, weil es nicht so viel Zyklen gibt. Vulkane führen zu einer Abfolge von Lavaströmen, die im Laufe der Zeit wie Kuchenschichten verschüttet werden. Gesteine und Sedimente erhitzen sich umso mehr, je tiefer sie vergraben sind.“
Bild des Vulkans Sarychev (auf den russischen Kurilen), aufgenommen während eines frühen Ausbruchs am 12. Juni 2009. Aufgenommen von Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation. Bildnachweis: NASA
Die Forscher fanden auch heraus, dass stagnierende Deckelplaneten ohne Plattentektonik immer noch genug Hitze und Druck haben könnten, um eine Entgasung zu erfahren, bei der Kohlendioxidgas aus Gesteinen entweichen und an die Oberfläche gelangen kann. Auf der Erde, sagte Smye, läuft der gleiche Prozess mit Wasser in Subduktionsstörungszonen ab. Dieser Prozess nimmt mit der Menge der auf dem Planeten vorhandenen wärmeerzeugenden Elemente zu. Als Foley erklärt :
'Es gibt einen Sweet-Spot-Bereich, in dem ein Planet genug Kohlendioxid freisetzt, um den Planeten vor dem Einfrieren zu bewahren, aber nicht so viel, dass die Verwitterung Kohlendioxid nicht aus der Atmosphäre ziehen und das Klima gemäßigt halten kann.'
Nach dem Modell der Forscher waren das Vorhandensein und die Menge wärmeerzeugender Elemente weitaus bessere Indikatoren für das Potenzial eines Planeten, Leben zu erhalten. Basierend auf ihren Simulationen fanden sie heraus, dass die anfängliche Zusammensetzung oder Größe eines Planeten sehr wichtig ist, um zu bestimmen, ob er bewohnbar wird oder nicht. Oder wie sie es ausdrücken, die potenzielle Bewohnbarkeit eines Planeten wird bei der Geburt bestimmt.
Durch den Nachweis, dass stagnierende Deckelplaneten immer noch Leben unterstützen könnten, hat diese Studie das Potenzial, den Bereich dessen, was Wissenschaftler als potenziell bewohnbar betrachten, erheblich zu erweitern. Wenn das James Webb Space Telescope (JWST) im Jahr 2021 eingesetzt wird und die Atmosphären stagnierender Deckelplaneten untersucht, um das Vorhandensein von Biosignaturen (wie CO2) wird ein wichtiges wissenschaftliches Ziel sein.
Zu wissen, dass mehr dieser Welten Leben erhalten könnten, ist sicherlich eine gute Nachricht für diejenigen, die hoffen, dass wir zu unseren Lebzeiten Beweise für außerirdisches Leben finden.
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