Hvordan exoplaneternes beboelighed påvirkes af deres klipper

Forvitringen af ​​silikatsten spiller en vigtig rolle for at holde klimaet på Jorden clement. Forskere ledet af universitetet i Bern og det schweiziske nationale kompetencecenter for forskning (NCCR) PlanetS, undersøgte de generelle principper for denne proces. Deres resultater kan påvirke, hvordan vi fortolker signalerne fra fjerne verdener - også sådanne, der kan antyde liv.

Forholdene på Jorden er ideelle for liv. De fleste steder på vores planet er hverken for varme eller for kolde og byder på flydende vand. Disse og andre krav til livet, imidlertid, nænsomt afhænge af den rigtige sammensætning af atmosfæren. For lidt eller for meget af visse gasser - som kuldioxid - og Jorden kan blive en iskugle eller blive til en trykkoger. Når videnskabsmænd leder efter potentielt beboelige planeter, en nøglekomponent er derfor deres atmosfære.

Sommetider, at atmosfæren er primitiv og i høj grad består af de gasser, der var omkring, da planeten blev dannet – som det er tilfældet for Jupiter og Saturn. På jordiske planeter som Mars, Venus eller Jorden, imidlertid, sådanne primitive atmosfærer går tabt. I stedet, deres resterende atmosfærer er stærkt påvirket af overfladegeokemi. Processer som forvitring af sten ændrer atmosfærens sammensætning og påvirker derved planetens beboelighed.

Hvordan det præcist fungerer, især under forhold meget forskellige fra dem på Jorden, er hvad et hold af videnskabsmænd, ledet af Kaustubh Hakim fra Center for Space and Habitability (CSH) ved University of Bern og NCCR PlanetS, undersøgt. Deres resultater blev offentliggjort i dag i The Planetary Science Journal .

Betingelserne er afgørende

"Vi ønsker at forstå, hvordan de kemiske reaktioner mellem atmosfæren og planeternes overflade ændrer atmosfærens sammensætning. På Jorden, denne proces - forvitring af silikatsten assisteret af vand - hjælper med at opretholde et tempereret klima over lange perioder, " Hakim forklarer. "Når koncentrationen af ​​CO ₂ stiger, temperaturen stiger også på grund af dens drivhuseffekt. Højere temperaturer fører til mere intens nedbør. Silikatforvitringshastigheden stiger, hvilket igen reducerer CO ₂ koncentration og efterfølgende sænke temperaturen, " siger forskeren.

Imidlertid, det behøver ikke nødvendigvis at fungere på samme måde på andre planeter. Ved hjælp af computersimuleringer, holdet testede, hvordan forskellige forhold påvirker forvitringsprocessen. For eksempel, de fandt ud af, at selv i meget tørre klimaer, forvitring kan være mere intens end på Jorden, hvis de kemiske reaktioner sker tilstrækkelig hurtigt. Stentyper, også, påvirke processen og kan føre til meget forskellige forvitringshastigheder ifølge Hakim. Holdet fandt også, at ved temperaturer på omkring 70°C, i modsætning til populær teori, silikatforvitringshastigheder kan falde med stigende temperaturer. "Dette viser, at for planeter med meget anderledes forhold end på Jorden, vejrlig kan spille meget forskellige roller, " siger Hakim.

Implikationer for beboelighed og livsdetektion

Hvis astronomer nogensinde finder en beboelig verden, det vil sandsynligvis være i det, de kalder den beboelige zone. Denne zone er området omkring en stjerne, hvor strålingsdosen ville tillade vand at være flydende. I solsystemet, denne zone ligger nogenlunde mellem Mars og Venus.

"Geokemi har en dyb indvirkning på planeternes beboelighed i den beboelige zone, "studie medforfatter og professor i astronomi og planetariske videnskaber ved universitetet i Bern og medlem af NCCR PlanetS, Kevin Heng, påpeger. Som holdets resultater indikerer, stigende temperaturer kan reducere forvitring og dens balancerende effekt på andre planeter. Hvad der potentielt ville være en beboelig verden, kunne vise sig at være et helvedes drivhus i stedet.

Som Heng yderligere forklarer, at forstå geokemiske processer under forskellige forhold er ikke kun vigtigt for at vurdere potentialet for liv, men også for dets påvisning. "Medmindre vi har en ide om resultaterne af geokemiske processer under forskellige forhold, vi vil ikke være i stand til at sige, om biosignaturer - mulige antydninger af liv som fosfinen, der blev fundet på Venus sidste år - faktisk kommer fra biologisk aktivitet, " konkluderer forskeren.