Den här konstnärens intryck visar planetsystemet runt den solliknande stjärnan HD 10180. Calçada
Vår jord känns som en varm och välkomnande plats för oss livsformer, men bortom vår lilla planet är majoriteten av solsystemet för kallt för att vi ska leva bekvämt. En ny studie tyder på att planeter i andra solsystem kan vara mer bebodda än våra egna eftersom de i stort sett skulle vara varmare - upp till 25% varmare. Detta skulle göra dem mer geologiskt aktiva och mer benägna att behålla tillräckligt med flytande vatten för att stödja liv, åtminstone i dess mikrobiella form. I sin tur skulle "Goldilocks Zone" runt andra stjärnor - den bebodda regionen - vara större än zonen i vårt eget solsystem.
Denna nya studie kommer från geologer och astronomer vid Ohio State University som har samarbetat för att söka efter främmande liv på ett nytt sätt.
De studerade åtta "solvillingar" av vår sol - stjärnor som mycket nära matchar solen i storlek, ålder och total sammansättning - för att mäta mängden radioaktiva element som de innehåller. Dessa stjärnor kom från ett dataset inspelat av High precision Radial Velocity Planet Searcher-spektrometer vid European Southern Observatory i Chile.
De sökte i solvillingarna efter element som thorium och uran, som är väsentliga för jordens plattaktonik eftersom de värmer vår planets inre. Plattaktonik hjälper till att hålla vatten på jordens yta, så att förekomsten av plattaktonik ibland tas som en indikator på en planets gästfrihet till livet.
Av de åtta solvillingar som teamet har studerat hittills tycks sju innehålla mycket mer thorium än vår sol - vilket antyder att alla planeter som kretsar kring dessa stjärnor antagligen innehåller mer thorium. Det innebär att planeternas inre troligen är varmare än vår.
Till exempel innehåller en stjärna i undersökningen 2,5 gånger mer thorium än vår sol, enligt teammedlem och Ohio State doktorand Cayman Unterborn. Han säger att markplaneter som bildades runt den stjärnan förmodligen genererar 25 procent mer inre värme än jorden gör, vilket möjliggör för plattaktonik att fortsätta längre genom en planets historia, vilket ger mer tid att leva uppstår.
”Om det visar sig att dessa planeter är varmare än vi tidigare trodde, kan vi effektivt öka storleken på den beboeliga zonen runt dessa stjärnor genom att skjuta den bebodda zonen längre från värdstjärnan och betrakta fler av dessa planeter gästvänliga till mikrobiellt liv , ”Sa Unterborn, som presenterade resultaten vid American Geophysical Union-mötet i San Francisco denna vecka.
"Om det visar sig att dessa planeter är varmare än vi tidigare trodde, kan vi effektivt öka storleken på den bebodda zonen runt dessa stjärnor."
"Just nu kan vi säga säkert att det finns en viss naturlig variation i mängden radioaktiva element i stjärnor som våra," tillade han. "Med bara nio prover inklusive solen kan vi inte säga mycket om den fulla omfattningen av den variationen i hela galaxen. Men utifrån vad vi vet om planetbildning, vet vi att planeterna runt dessa stjärnor förmodligen uppvisar samma variation, vilket har konsekvenser för möjligheten till liv. ”
Hans rådgivare, Wendy Panero, docent vid School of Earth Sciences i Ohio State, förklarade att radioaktiva element som thorium, uranium och kalium finns i jordens mantel. Dessa element värmer upp planeten från insidan, på ett sätt som är helt separat från värmen som kommer från jordens kärna.
"Kärnan är het för det började varmt," sa Panero. ”Men kärnan är inte vår enda värmekälla. En jämförbar bidragsgivare är det långsamma radioaktiva förfallet av element som fanns här när jorden bildades. Utan radioaktivitet skulle det inte finnas tillräckligt med värme för att driva plattaktonik som upprätthåller ythav på jorden. "
Förhållandet mellan plattaktonik och ytvatten är komplicerat och inte helt förstått. Panero kallade det "ett av de stora mysterierna inom geovetenskapen." Men forskare börjar misstänka att samma krafter av värmekonvektion i manteln som förflyttar jordskorpan på något sätt reglerar mängden vatten i haven också.
"Det verkar som om en planet ska behålla ett hav över geologiska tidsskalor, den behöver någon form av skorpa" återvinningssystem "och för oss är det mantelkonvektion," sa Unterborn.
I synnerhet drar det mikrobiella livet på jorden nytta av värme under jord. Massor av mikrober som kallas archaea förlitar sig inte på solen för energi, utan lever istället direkt från värmen som uppstår djupt inne i jorden.
På jorden kommer det mesta av värmen från radioaktivt förfall från uran. Planeter som är rika på thorium, som är mer energiska än uran och har en längre halveringstid, skulle "springa" varmare och förbli varma längre, sade han, vilket ger dem mer tid att utveckla livet.
När det gäller varför vårt solsystem har mindre torium, sa Unterborn att det troligen är lyckan med dragningen.
”Det hela börjar med supernovaer. Elementen som skapas i en supernova bestämmer vilka material som finns tillgängliga för nya stjärnor och planeter att bilda. Solen tvillingar vi studerade är spridda runt galaxen, så de alla bildas av olika supernovaer. Det händer bara så att de hade mer thorium tillgängligt när de bildades än vi gjorde. ”
Jennifer Johnson, docent i astronomi vid Ohio State och medförfattare till studien, varnade för att resultaten är preliminära. "Alla tecken pekar på ja - att det finns en skillnad i överflödet av radioaktiva element i dessa stjärnor, men vi måste se hur robust resultatet är," sade hon.
För att fortsätta denna forskning vill teamet göra en detaljerad statistisk analys av brus i HARPS-data för att förbättra noggrannheten för sina datormodeller. Då kommer han att söka teleskoptid för att leta efter fler tvillingar.
Källa: Ohio State University
