Pladetektonik er ikke nødvendig for at opretholde liv

Der kan være flere beboelige planeter i universet, end vi tidligere troede, ifølge Penn State geoforskere, som antyder, at pladetektonik - længe antaget at være et krav for passende forhold for liv - faktisk ikke er nødvendig.

Når du søger efter beboelige planeter eller liv på andre planeter, forskere leder efter biosignaturer af atmosfærisk kuldioxid. På jorden, atmosfærisk kuldioxid øger overfladevarmen gennem drivhuseffekten. Kulstof kredser også til undergrunden og tilbage til atmosfæren gennem naturlige processer.

"Vulkanisme frigiver gasser til atmosfæren, og så gennem forvitring, kuldioxid trækkes fra atmosfæren og sekvestreres i overfladeklipper og sediment, " sagde Bradford Foley, adjunkt i geovidenskab. "Afbalancering af de to processer holder kuldioxid på et vist niveau i atmosfæren, hvilket er rigtig vigtigt for, om klimaet forbliver tempereret og egnet til livet."

De fleste af Jordens vulkaner findes ved grænsen til tektoniske plader, hvilket er en af ​​grundene til, at forskerne troede, at de var nødvendige for livet. subduktion, hvor en plade skubbes dybere ned i undergrunden af ​​en kolliderende plade, kan også hjælpe med kulstofkredsløbet ved at skubbe kulstof ind i kappen.

Planeter uden tektoniske plader er kendt som stagnerende lågplaneter. På disse planeter, skorpen er én kæmpe, sfærisk plade, der flyder på kappen, i stedet for separate stykker. Disse menes at være mere udbredte end planeter med pladetektonik. Faktisk, Jorden er den eneste planet med bekræftede tektoniske plader.

Foley og Andrew Smye, adjunkt i geovidenskab, skabt en computermodel af en planets livscyklus. De så på, hvor meget varme dets klima kunne beholde baseret på dets oprindelige varmebudget, eller mængden af ​​varme og varmeproducerende elementer, der er til stede, når en planet dannes. Nogle grundstoffer producerer varme, når de henfalder. På jorden, henfaldende uran producerer thorium og varme, og henfaldende thorium producerer kalium og varme.

Efter at have kørt hundredvis af simuleringer for at variere en planets størrelse og kemiske sammensætning, forskerne fandt ud af, at stillestående lågplaneter kan opretholde betingelser for flydende vand i milliarder af år. I det højeste yderpunkt, de kunne opretholde liv i op til 4 milliarder år, cirka Jordens hidtidige levetid.

"Du har stadig vulkanisme på stillestående lågplaneter, men det er meget kortere end på planeter med pladetektonik, fordi der ikke er så meget cykling, " sagde Smye. "Vulkaner resulterer i en række lavastrømme, som er begravet som lag af en kage over tid. Sten og sediment opvarmes mere, jo dybere de er begravet."

Forskerne fandt ud af, at ved høj nok varme og tryk, kuldioxidgas kan undslippe fra sten og komme til overfladen, en proces kendt som afgasning. På jorden, Smye sagde, samme proces sker med vand i subduktionsforkastningszoner.

Denne afgasningsproces øges baseret på hvilke typer og mængder af varmeproducerende elementer, der er til stede i en planet op til et vist punkt, sagde Foley.

"Der er et sweet spot-område, hvor en planet frigiver nok kuldioxid til at forhindre planeten i at fryse til, men ikke så meget, at forvitringen ikke kan trække kuldioxid ud af atmosfæren og holde klimaet tempereret, " han sagde.

Ifølge forskernes model, tilstedeværelsen og mængden af ​​varmeproducerende elementer var langt bedre indikatorer for en planets potentiale til at opretholde liv.

"Et interessant udgangspunkt for denne undersøgelse er, at den oprindelige sammensætning eller størrelse af en planet er vigtig for at sætte banen for beboelighed, " sagde Smye. "En planets fremtidige skæbne er fastsat fra begyndelsen af ​​dens fødsel."

Forskerne offentliggjorde deres resultater i det aktuelle nummer af Astrobiologi .