Ieškodami potencialiai apgyvendinamų papildomų saulės planetų, mokslininkus šiek tiek apriboja tai, kad mes žinome tik vieną planetą, kur egzistuoja gyvybė (t. Y. Žemė). Dėl šios priežasties mokslininkai ieško antžeminių (t. Y. Uolėtų) planetų, kurios orbita gyvena žvaigždžių gyvenamosiose zonose, ir rodo biosignacijų požymius, tokius kaip atmosferos anglies dioksidas - tai yra būtina gyvybė, kaip mes ją žinome.
Šios dujos, kurios daugiausia susidaro dėl vulkaninio aktyvumo Žemėje, padidina paviršiaus šilumą per šiltnamio efektą ir natūralių procesų metu keičiasi tarp žemės paviršiaus ir atmosferos. Dėl šios priežasties mokslininkai ilgą laiką tikėjo, kad plokštelinė tektonika yra būtina gyvybingumui. Tačiau, remiantis nauju Pensilvanijos valstijos universiteto komandos atliktu tyrimu, to gali nebūti.
Neseniai moksliniame žurnale paskelbtas tyrimas pavadinimu „Anglies ciklas ir žemėje sustingusių dangčių planetų tinkamumas“. Astrobiologija. Tyrimą atliko Bradfordas J. Foley ir Andrew J. Smye, du docentai iš Pensilvanijos valstijos universiteto geomokslų katedros.
Žemėje vulkanizmas yra plokštelės tektonikos rezultatas ir atsiranda ten, kur susiduria dvi plokštės. Tai sukelia subdukciją, kai viena plokštė pastumiama po kita ir giliau į požeminį paviršių. Šis subdukcija tankią mantiją keičia į plūduriuojančią magmą, kuri per plutą kyla į Žemės paviršių ir sukuria ugnikalnius. Šis procesas taip pat gali būti naudingas anglies dioksido ciklui, įterpiant anglį į apvalkalą.
Manoma, kad plokštelinis tektonika ir vulkanizmas turėjo esminę reikšmę gyvybės atsiradimui čia Žemėje, nes tai užtikrino, kad mūsų planetoje būtų pakankamai šilumos, kad jos paviršiuje būtų palaikomas skystas vanduo. Norėdami išbandyti šią teoriją, profesoriai Foley ir Smye sukūrė modelius, kad nustatytų, kaip į Žemę panaši planeta būtų tinkama gyventi be plokštelinės tektonikos.
Šiuose modeliuose buvo atsižvelgta į šiluminę evoliuciją, plutos susidarymą ir CO2 važiavimas dviračiu, siekiant apriboti akmenuotų, Žemės dydžio sustingusių dangų planetų tinkamumą gyventi. Tai yra planetos, kuriose plutą sudaro viena milžiniška sferinė plokštė, plūduriuojanti ant mantijos, o ne atskirai. Manoma, kad tokios planetos yra kur kas labiau paplitusios nei planetos, kurios patiria plokštelinę tektoniką, nes dar nėra patvirtinta, kad dar viena planeta už Žemės ribų turėtų tektonines plokšteles. Kaip „Penn State News“ pranešime spaudai paaiškino prof. Foley:
„Vulkanizmas išskiria dujas į atmosferą, o dėl oro sąlygų anglies dioksidas iš atmosferos ištraukiamas ir sujungiamas į paviršiaus uolienas ir nuosėdas. Subalansavus šiuos du procesus, atmosferoje anglies dioksidas išlieka tam tikru lygiu, o tai yra labai svarbu, jei klimatas yra vidutinio klimato ir tinkamas gyvenimui. “
Iš esmės jų modeliuose buvo atsižvelgiama į tai, kiek šilumos gali išlaikyti sustingęs dangčio planetos klimatas, atsižvelgiant į šilumos ir šilumą gaminančių elementų kiekį, esantį planetos formavimosi metu (dar žinomas kaip jos pradinis šilumos biudžetas). Žemėje šie elementai apima uraną, kuris, suskylant, gamina torį ir šilumą, kuris vėliau suyra gamindamas kalį ir šilumą.
Atlikę šimtus modeliavimų, kurie varijavo planetos dydį ir cheminę sudėtį, jie nustatė, kad sustingusios dangčių planetos sugebės palaikyti pakankamai šiltą temperatūrą, kad jų paviršiuose milijardus metų galėtų būti skystas vanduo. Ypatingais atvejais jie galėtų palaikyti gyvybę palaikančią temperatūrą iki 4 milijardų metų, tai yra beveik Žemės amžius.
Kaip nurodė Smye, taip yra iš dalies dėl to, kad plokštelinė tektonika ne visada reikalinga vulkaninei veiklai:
„Jūs vis dar jaučiate vulkanizmą sustingusiose dangčių planetose, tačiau jis yra daug trumpesnis nei planetose su plokštelektonika, nes dviračių nėra tiek daug. Vulkanai sukelia daugybę lavos srautų, kurie laikui bėgant yra užkasami kaip torto sluoksniai. Kuo giliau jie užkasami, tuo uolienos ir nuosėdos įkaista daugiau. “
Tyrėjai taip pat nustatė, kad be plokštelės tektonikos, sustingusiose dangčių planetose vis tiek gali būti pakankamai šilumos ir slėgio, kad patirtų degazavimą, kai anglies dvideginio dujos gali išeiti iš uolienų ir patekti į paviršių. Žemėje, sako Smye, tas pats procesas vyksta su vandeniu subdukcijos gedimų zonose. Šis procesas padidėja atsižvelgiant į šilumą gaminančių elementų kiekį planetoje. Kaip paaiškino Foley:
„Yra saldžių vietų diapazonas, kai planeta išskiria pakankamai anglies dioksido, kad planeta neužšaltų, bet ne tiek, kad atšalus orams, anglies dioksidas neišstotų iš atmosferos ir nesukeltų klimato.“
Remiantis tyrėjų modeliu, šilumą gaminančių elementų buvimas ir kiekis buvo kur kas geresni planetos potencialo išlaikyti gyvybę rodikliai. Remdamiesi savo modeliavimu, jie nustatė, kad pradinė planetos sudėtis ar dydis yra labai svarbūs nustatant, ar ji taps tinkama gyventi, ar ne. Arba kaip jie sako, galimas planetos apgyvendinimas nustatomas gimus.
Parodydamas, kad sustingusios planetos su dangčiais vis dar gali palaikyti gyvybę, šis tyrimas gali smarkiai išplėsti tai, ką mokslininkai laiko potencialiai tinkamu gyventi. Kai 2021 m. Bus dislokuotas Džeimso Webbo kosminis teleskopas (JWST), tiriant sustingusių dangčių planetų atmosferą, siekiant nustatyti biosignacijų buvimą (pvz., CO2) bus pagrindinis mokslinis tikslas.
Žinia, kad daugiau iš šių pasaulių gali išlaikyti gyvybę, tikrai yra gera žinia tiems, kurie tikisi, kad mūsų gyvenime rasi nežemiškos gyvybės įrodymų.
