De flesta forskare förutspår att solens ständigt ökande strålning på cirka en miljard år kommer att sveda jorden bortom livsmiljön. En grupp forskare från Caltech har studerat en mekanism som skulle leda till att varje planet med levande organismer förblir beboelig längre än ursprungligen trott, kanske fördubblar livslängden. Detta låter som goda nyheter för framtida invånare på jorden, men också, denna mekanism kan öka chansen att livet på andra håll i universum kan ha tid att gå vidare till avancerade nivåer.
Forskarna säger att atmosfärstrycket är en naturlig klimatreglerare för en markplanet med en biosfär. För närvarande och tidigare har Jorden bibehållit sina yttemperaturer genom växthuseffekten. Tidigare fanns det större mängder koldioxid och andra växthusgaser i atmosfären för 1 miljard år sedan, vilket var bra. Annars kan jorden ha varit en frusen isbit. Men när solens ljusstyrka och värme ökade när den har åldrats, har jorden naturligtvis klarat sig genom att minska mängden växthusgaser i atmosfären, och därmed minska den uppvärmande effekten och göra planetens yta bekvämt bebörlig.
Till skillnad från vad de flesta forskare menar, säger Caltech-professor Joseph L. Kirschvink att jorden kanske närmar sig den punkt där det inte finns tillräckligt med koldioxid kvar för att reglera temperaturer med samma procedur. Men för att inte frukta, det finns en annan mekanism på gång som kan fungera ännu bättre för att reglera temperaturer på jorden, vilket håller vår hemplanet bekväm för livet ännu längre än någon någonsin förutspådde.
I sitt papper visar Kirschvink och hans kolleger Caltech-professor Yuk L. Yung och doktorander King-Fai Li och Kaveh Pahlevan att atmosfärstrycket är en faktor som justerar den globala temperaturen genom att bredda infraröda absorptionslinjer av växthusgaser. Deras modell antyder att genom att helt enkelt minska atmosfärstrycket kan livslängden på en biosfär förlängas med minst 2,3 miljarder år framöver, vilket mer än fördubblar tidigare uppskattningar.
Forskarna använder en "filt" -analogi för att förklara mekanismen. För växthusgaser skulle koldioxid representeras av bomullsfibrerna som utgör filten. ”Bomullsväven kan ha hål som gör att värme läcker ut,” förklarar Li, pappers huvudförfattare.
"Storleken på hålen styrs av tryck," säger Yung. "Pressa filten," genom att öka atmosfärstrycket, "och hålen blir mindre, så att mindre värme kan komma undan. Med mindre tryck blir hålen större och mer värme kan fly, säger han och hjälper planeten att kasta bort den extra värmen som genereras av en mer lysande sol.
Lösningen är att avsevärt minska det totala trycket i själva atmosfären genom att avlägsna enorma mängder molekylärt kväve, den i stort sett icke-reaktiva gasen som utgör cirka 78 procent av atmosfären. Detta skulle reglera yttemperaturerna och låta koldioxid förbli i atmosfären, för att stödja liv.
Detta behöver inte göras syntetiskt - det verkar hända normalt. Biosfären tar själv kväve ur luften, eftersom kväve införlivas i cellerna i organismer när de växer och begravs med dem när de dör.
I själva verket "denna minskning av kväve är något som redan kan hända," säger Pahlevan, och det har skett under jordens historia. Detta antyder att jordens atmosfärstryck kan vara lägre nu än det var tidigare i planeten.
Bevis på denna hypotes kan komma från andra forskningsgrupper som undersöker gasbubblorna som bildas i forntida lavas för att bestämma tidigare atmosfärstryck: den maximala storleken på en formande bubbla begränsas av mängden atmosfärstryck, med högre tryck som producerar mindre bubblor, och vice versa.
Om det är sant skulle mekanismen också potentiellt uppstå på alla extrasolära planeter med en atmosfär och en biosfär.
"Förhoppningsvis kommer vi i framtiden inte bara att upptäcka jordliknande planeter runt andra stjärnor utan lära oss något om deras atmosfärer och omgivningstrycket," säger Pahlevan. "Och om det visar sig att äldre planeter tenderar att ha tunnare atmosfärer, skulle det vara en indikation på att denna process har viss universalitet."
Forskarna hoppas att atmosfärer av exoplaneter kan studeras för att se om detta inträffar på andra världar.
Och om livslängdens längd kan vara längre på vår egen planet, kan det få konsekvenser för att hitta intelligent liv någon annanstans i universum.
"Det tog inte så lång tid att producera liv på planeten, men det tar mycket lång tid att utveckla avancerat liv", säger Yung. På jorden tog denna process fyra miljarder år. "Att lägga till ytterligare en miljard år ger oss mer tid att utvecklas och mer tid att möta avancerade civilisationer, vars egen existens kan förlängas av denna mekanism. Det ger oss en chans att träffas. ”
Källor: Papper, atmosfärstryck som en naturlig klimatregulator för en markplanet med en biosfär, Caltech
