När astronomer upptäcker en ny exoplanet, är ett av de första övervägandena om planeten är i den bebodda zonen eller utanför den. Den etiketten beror till stor del på om planetens temperatur tillåter flytande vatten eller inte. Men det är naturligtvis inte så enkelt. En ny studie tyder på att frysta, isiga världar med helt frysta hav faktiskt kan ha livliga markområden som förblir beboeliga.
Den nya studien publicerades i AGU: s Journal of Geophysical Research: Planets. Den fokuserar på hur CO2 går igenom en planet och hur den påverkar planetens temperatur. Titeln är ”Vanliga snöbollar: tempererade landförhållanden, flytande vatten och konsekvenser för CO2 Förvittring."
En snöbollsplanet är en planet som liknar Jorden, men med hav som är frusna hela vägen till ekvatorn. Det är skilt från en istid, när glaciärer växer och polära islag expanderar och blir ibland flera kilometer tjocka. Under en istid förblir ekvatorialhavet fria från is.
Men en snöbollsplanet är djupare fryst än så. På en snöbollsplanet täcks alla hav av is, inklusive ekvatorialhav. Forskare har ansett att dessa planeter är bebodda, eftersom det inte finns något flytande vatten på ytan.
Jorden har upplevt minst en och kanske så många som tre snöbollfaser i sin historia. Livet uthärde dessa faser eftersom de enda livsformerna var marina mikroorganismer. Så frågan är att när vi tittar på en snöbolls exoplanet i dess stjärnas bebörliga zon, är det möjligt att livet fortfarande överlever där?
Denna nya forskning säger ja, eller åtminstone kanske.
Huvudförfattaren till denna nya studie är Adiv Paradise, en astronom och fysiker vid University of Toronto, Kanada. Paradise sammanfattar situationen kortfattat: "Du har dessa planeter som du traditionellt kanske anser inte är bebodda och denna <nya studie> antyder att de kanske kan vara det."
"Vi vet att Jorden var beboelig genom sina egna snöbollsepisoder, eftersom livet växte fram innan våra snöbollsepisoder och livet förblev länge förbi den," sade Paradise i ett pressmeddelande. ”Men hela vårt liv var i våra hav på den tiden. Det finns ingenting om landet. "
Paradise och resten av teamet ville undersöka idén att även på en snöbollsplanet kan vissa landsområden förbli livslånga. De använde datormodeller för att simulera olika klimatvariabler på teoretiska snöbollvärldar. De justerade kontinenterna, mängden solljus och andra egenskaper i deras teoretiska snöbollvärldar. De fokuserade också på CO2.
CO2 är naturligtvis en växthusgas. Det tillåter en planetens atmosfär att fånga värme, och det kan hjälpa till att hålla en planet tempererad. Inte tillräckligt med det, och en planet kan frysa fast. För mycket och temperaturerna kan öka utanför ett intervall som livet kan överleva.
CO2 följer en känd cykel i planetens liv. Mängden som kvarstår i atmosfären är beroende av regn och erosion. Vattnet i nederbörd absorberar koldioxid och förvandlar det till kolsyra. När den väl är på en planets yta reagerar kolsyran med stenar. Dessa reaktioner bryter ner kolsyran, och den binds med mineraler. Så småningom tar kolet vägen till havet och lagras på havsbotten.
Men när ytan på en snöbollsplanet är frusen fast kan inget av det hända. Avlägsnande av koldioxid från atmosfären stannar död i dess spår. Det finns ingen nederbörd och ingen exponerad mark.
Men i sina simuleringar förlorade några av de modellerade snöbollplaneterna atmosfärisk koldioxid även efter att de frös. Det innebär två saker: det måste finnas något isfritt land och det måste finnas en del nederbörd.
I några av simuleringarna var några av snöbollplaneterna varmare än andra. Bland dem hade några av dem landområden som förblev tillräckligt varma för att kolcykeln kunde fortsätta: det fanns både nederbörd och utsatt berg. Dessa icke-frusna områden låg i mitten av kontinenterna, långt från de frysta oceanerna. Vissa temperaturer i dessa områden nådde så höga som 10 Celsius (50 F.) Eftersom forskare tror att livet fortfarande kan fortsätta att reproducera sig i temperaturer så låga som -20 C (-4 F.,) så banar dessa fynd vägen för livet att överleva på snöbollsplaneter, precis som det gjorde under jordens egna snöbollfaser (er)
Men studien hittade också något annat. Under de rätta förhållandena, (eller inte de rätta förhållandena, om du vill se mer liv där ute), kan en planet fångas i en snöbollfas och aldrig flytta ut ur den. Det är allt upp till koldioxidcykeln också.
Forskare brukade tänka att för vulkaniskt aktiva planeter skulle det finnas en gradvis frisättning av koldioxid som ligger i stenar, och att det med tiden skulle värma upp atmosfären, eftersom den inte kan avlägsnas genom nederbörd. Men om det är korrekt studie, kan en liten mängd exponerad mark och regnet som faller på det balansera ut frisatt koldioxid och hålla planeten i en evig nästan snöbollstillstånd. Endast en liten mängd mark skulle någonsin vara isfri. I det scenariot kan livet vara osannolikt.
Sammantaget visar resultaten från denna studie hur komplexa planeter är. Var och en befinner sig i en unik situation, och den preliminära etiketten för beboelig eller icke-beboelig är bara en utgångspunkt. Det finns ett enormt antal variabler som formar varje exoplanet vi upptäcker.
Det är säkert att säga att vi kan utesluta ett stort antal planeter när det gäller bebodighet. Hot Jupiters, till exempel, brinnande heta gasplaneter, och kan aldrig stödja någon form av livsform vi kan föreställa oss.
Men för planeter i den bebodda zonen eller på gränserna kan vi inte utesluta dem, även om de verkar osannolikt att stödja livet.
Mer vetenskap behövs.
Källor:
- Pressmeddelande: Studien antyder att frysta jordliknande planeter kan stödja livet
- Forskningsdokument: vanliga snöbollar: tempererade landförhållanden, flytande vatten och konsekvenser för CO2 Förvittring
- Wikipedia: Snowball Earth
- Wikipedia: Cryogenian Period
