Hvad gør en planet beboelig

Hvilke af Jordens egenskaber var afgørende for livets oprindelse og næring? Og hvordan identificerer videnskabsmænd disse træk på andre verdener?

Et team af efterforskere med en bred vifte af ekspertise lige fra geokemi til planetarisk videnskab til astronomi udgav i denne uge et essay i Videnskab opfordrer forskersamfundet til at anerkende den afgørende betydning af en planets indre dynamik for at skabe et miljø, der er gæstfrit for liv.

Med vores eksisterende muligheder, at observere en exoplanets atmosfæriske sammensætning vil være den første måde at søge efter signaturer på liv andre steder. Imidlertid, Carnegies Anat Shahar, Peter Driscoll, Alycia Weinberger, og George Cody hævder, at et sandt billede af planetarisk beboelighed skal overveje, hvordan en planets atmosfære er forbundet med og formet af, hvad der sker i dens indre.

For eksempel, på jorden, pladetektonikken er afgørende for at opretholde et overfladeklima, hvor livet kan trives. Hvad mere er, uden kredsløb af materiale mellem dets overflade og indre, konvektionen, der driver Jordens magnetfelt, ville ikke være mulig og uden et magnetfelt, vi ville blive bombarderet af kosmisk stråling.

"Vi har brug for en bedre forståelse af, hvordan en planets sammensætning og indre påvirker dens beboelighed, begyndende med Jorden, " sagde Shahar. "Dette kan bruges til at guide søgningen efter exoplaneter og stjernesystemer, hvor liv kunne trives, som signaturer kunne detekteres af teleskoper."

Det hele starter med dannelsesprocessen. Planeter er født fra den roterende ring af støv og gas, der omgiver en ung stjerne. De elementære byggesten, hvorfra klippeplaneter dannes - silicium, magnesium, ilt, kulstof, jern, og brint - er universelle. Men deres overflod og den opvarmning og afkøling, de oplever i deres ungdom, vil påvirke deres indre kemi og, på tur, ting som havvolumen og atmosfærisk sammensætning.

"Et af de store spørgsmål, vi skal stille, er, om de geologiske og dynamiske egenskaber, der gør vores hjemmeplanet beboelig, kan produceres på planeter med forskellige sammensætninger, " forklarede Driscoll.

Carnegie-kollegerne hævder, at søgen efter udenjordisk liv skal styres af en tværfaglig tilgang, der kombinerer astronomiske observationer, laboratorieforsøg af planetariske indre forhold, og matematisk modellering og simuleringer.

"Carnegie-forskere er veletablerede verdensledere inden for geokemi, geofysik, planetarisk videnskab, astrobiologi, og astronomi, " sagde Weinberger. "Så, vores institution er perfekt placeret til at tackle denne tværfaglige udfordring."

I det næste årti, når en ny generation af teleskoper kommer online, videnskabsmænd vil begynde for alvor at søge efter biosignaturer i atmosfæren på stenede exoplaneter. Men kollegerne siger, at disse observationer skal sættes i sammenhæng med en større forståelse af, hvordan en planets samlede sammensætning og indre geokemi bestemmer udviklingen af ​​en stabil og tempereret overflade, hvor liv måske kunne opstå og trives.

"Hjertet af beboelighed er i planetariske interiører, " konkluderede Cody.