Võimalikult asustatavate päikesepoolsete planeetide otsimisel on teadlasi mõneti piiranud asjaolu, et me teame ainult ühte planeeti, kus eksisteerib elu (s.o Maa). Sel põhjusel otsivad teadlased maapealseid (s.o kiviseid) orbiite, mis asuvad nende tähe asustamistsoonis ja millel on biosignatuuride märgid, näiteks atmosfääri süsinikdioksiid - mis on eluks hädavajalik, nagu me seda tunneme.
See gaas, mis on suuresti vulkaanilise aktiivsuse tagajärg siin Maa peal, suurendab kasvuhooneefekti kaudu pinnasoojust ja tsüklit maa-aluse pinna ja atmosfääri vahel looduslike protsesside kaudu. Sel põhjusel on teadlased juba ammu uskunud, et plaaditektoonika on elamiskõlbulik. Pennsylvania osariigi ülikooli meeskonna uue uuringu kohaselt ei pruugi see siiski nii olla.
Hiljuti avaldati teadusajakirjas uurimus pealkirjaga „Maaga seisvate seisvate kaaneplaneetide süsinikuringe ja nende kasutatavus“ Astrobioloogia. Uuringut viisid läbi Pennsylvania osariigi ülikooli geoteaduste osakonna kaks professorit Bradford J. Foley ja Andrew J. Smye.
Maal on vulkaanism plaaditektoonika tulemus ja see juhtub seal, kus kaks plaati põrkuvad. See põhjustab subduktsiooni, kus üks plaat surutakse teise alla ja sügavamale aluspinnale. See subduktsioon muudab tiheda vahevöö ujuvaks magmaks, mis tõuseb läbi kooriku Maa pinnale ja loob vulkaanid. See protsess võib aidata ka süsiniku tsüklil liikumisel, süstides süsinikku vahevöösse.
Plaatide tektoonika ja vulkanism arvatakse olevat siin Maa peal elu tekkimisel kesksel kohal, kuna see tagas, et meie planeedil oli piisavalt soojust, et säilitada oma pinnal vedel vesi. Selle teooria kontrollimiseks lõid professorid Foley ja Smye mudeleid, et teha kindlaks, kui hea oleks Maa-sarnane planeet plaattektoonika olemasoluta.
Need mudelid võtsid arvesse soojusenergia arengut, kooriku tootmist ja CO-d2 jalgrattasõit, et piirata kiviste, Maa-suuruste seisvate kaanega planeetide asustatavust. Need on planeedid, kus koorik koosneb ühest, hiiglasest sfäärilisest plaadist, mis hõljub vahevööl, mitte eraldi tükkidena. Arvatakse, et sellised planeedid on palju levinumad kui plaatide tektoonikat kogevad planeedid, kuna ühelgi Maast kaugemal asuval planeedil pole veel tektoonilisi plaate olnud. Nagu professor Foley Penn State News'i pressiteates selgitas:
“Vulkaanism laseb atmosfääri gaasid ja seejärel tõmmatakse atmosfääri kaudu süsinikdioksiid atmosfääri ning eraldatakse pinnakivimiteks ja setteks. Nende kahe protsessi tasakaalustamine hoiab atmosfääris süsinikdioksiidi teatud tasemel, mis on tõesti oluline, kui kliima püsib mõõdukas ja eluks sobiv. "
Põhimõtteliselt võtsid nende mudelid arvesse, kui palju soojust stagneerunud kaanega kliima suudab säilitada, lähtudes planeedi tekkimisel esineva soojuse ja soojust tootvate elementide hulgast (teise nimega selle esialgne soojuseelarve). Maal hõlmavad need elemendid uraani, mis tekitab tooriumit ja soojust selle lagunemisel, mis seejärel laguneb kaaliumi ja soojuse tootmiseks.
Pärast sadade simulatsioonide läbiviimist, mis varieerisid planeedi suurust ja keemilist koostist, leidsid nad, et seisevad kaaneplaneet suudavad säilitada piisavalt sooja temperatuuri, et nende pinnal võiks miljardeid aastaid olla vedel vesi. Äärmuslikel juhtudel suudavad nad säilitada elu toetavat temperatuuri kuni 4 miljardit aastat, mis on peaaegu Maa vanus.
Nagu Smye osutas, on selle põhjuseks osaliselt asjaolu, et plaaditektoonika pole vulkaanilise aktiivsuse jaoks alati vajalik:
„Teil on vulkaanilisust veel seisvatel kaaneplaneetidel, kuid see on palju lühema elueaga kui plaaditektoonikaga planeetidel, kuna rattasõitu pole nii palju. Vulkaanide tulemuseks on järjestikused laavavoolud, mis on aja jooksul maetud nagu koogi kihid. Kivimid ja setted soojenevad seda sügavamale, mida sügavamale nad on maetud. ”
Teadlased leidsid ka, et ilma plaaditektoonikata võivad stagneerunud kaaneplaneetide degaseerimise kogemiseks ikkagi olla piisavalt soojust ja rõhku, kus süsinikdioksiidgaas pääseb kivimitest ja pääseb pinnale. Maa peal, ütles Smye, toimub sama protsess veega ka subduktsiooni rikketsoonides. See protsess suureneb, kuna planeedil on soojust tootvaid elemente. Nagu Foley selgitas:
"Seal on magus täppide vahemik, kus planeet eraldab piisavalt süsinikdioksiidi, et vältida planeedi ülekülmumist, kuid mitte nii palju, et ilmastikuolud ei suuda süsihappegaasi atmosfäärist välja viia ja kliima mõõdukat temperatuuri hoida."
Teadlaste mudeli kohaselt olid soojust tootvate elementide olemasolu ja hulk planeedi elu säilitamise potentsiaali palju paremad näitajad. Simulatsioonide põhjal leidsid nad, et planeedi algne koostis või suurus on väga oluline, et otsustada, kas see muutub elamiskõlblikuks või mitte. Või nagu nad ütlevad, määratakse planeedi potentsiaalne asustatavus sündides.
Näidates, et seismajäänud kaanega planeedid võiksid endiselt elu toetada, on sellel uuringul potentsiaal laiendada märkimisväärselt nende teaduste hulka, mida teadlased peavad potentsiaalselt elamiskõlblikuks. Kui James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) 2021. aastal kasutusele võetakse, uuritakse seisvate kaaneplaneetide atmosfääri, et teha kindlaks biosignatuuride olemasolu (nt CO2) on peamine teaduslik eesmärk.
Teadmine, et rohkem neist maailmadest võib elu säilitada, on kindlasti hea uudis neile, kes loodavad, et leiame oma elu jooksul maakeravälise elu tõendeid.
