Havets cirkulation kan være nøglen til at finde liv på exoplaneter

Forskere over hele kloden har længe tacklet spørgsmålet:Er der liv på andre planeter? og i så fald hvordan finder vi det? Stillet over for tusindvis af planeter at udforske ud over vores solsystem, videnskabsmænd har brug for en måde at forudsige, hvilke exoplaneter der er mest tilbøjelige til at være vært for liv. For at komplicere sagerne, deres forudsigelser skal være baseret på observationer, der kan foretages fra lysår væk - som exoplanetens størrelse, masse og sammensætningen af ​​dens atmosfære.

I en nylig udgivelse i Astrofysisk tidsskrift , University of Chicago planetforsker Stephanie Olson præsenterede en ny model, der forudsiger, hvordan havenes cirkulationsmønstre kan påvirke gunstigheden af ​​liv på denne planet. Disse faktorer kan guide videnskabsmænd i søgen efter liv på andre verdener, og forskernes resultater tyder på, at det at lede efter en planet nøjagtigt som Jorden måske ikke fører os til de mest sandsynlige steder, hvor der findes fremmede liv.

"Den lille mængde tidligere arbejde på exoplanethave fokuserede mest på deres klimapåvirkning, " sagde medforfatter og lektor i UChicago Dorian Abbot. "Denne undersøgelse starter processen med at vurdere den indvirkning, som havcirkulationen har på næringsstofkredsløbet, biologisk produktivitet og, potentielt, sporbarheden af ​​liv på exoplaneter."

Cirkulationsmønstre kan have en dramatisk effekt på levedygtigheden af ​​liv i havet. Størstedelen af ​​livet i havet på planeten Jorden findes i det øverste lag, som modtager sollys for at understøtte fotosyntetiske organismer og udveksler gasser med atmosfæren. Dette blandede lag mister konstant næringsstoffer til det dybere, stiller områder af havet, da døde organismer trækkes ned af tyngdekraften.

Tilbageføringen af ​​disse næringsstoffer til det livsunderstøttende blandede lag afhænger af en proces kendt som upwelling. Upwelling forekommer på bestemte steder, hvor vinden får overfladevand til at divergere, og dybt vand strømmer op for at erstatte det, medbringer de næringsstoffer, der brænder for livet.

"Hvis du ser på livet i vores oceaner, det er overvejende koncentreret i områder, hvor der er opblomstring, " sagde Olson, en T.C. Chamberlin postdoc ved Institut for Geofysiske Videnskaber.

Olson brugte en model til at udforske, hvordan små ændringer i observerbare egenskaber, såsom en planets størrelse eller rotationshastighed, kan dramatisk påvirke mængden af ​​opstrømning i en exoplanets hav og dermed begunstige eller disfavorisere livet ved havoverfladen.

"Vi fandt ud af, at planeter, der roterer langsommere end Jorden, har højere overfladetryk end Jorden og har mere saltede oceaner end Jorden kan alle opleve større opstrømning. Det kan give sig selv til mere aktivt fotosyntetisk liv, og det kan i sidste ende manifestere sig som mere påviselig fotosyntetisk liv, " sagde Olson. "Det er den type planeter, som vi bør prioritere til livsdetektionsundersøgelser, og det er den type planeter, hvor hvis vi ikke finder liv, ikke-detektionen kan være mere meningsfuld."

Disse resultater står i kontrast til den generelle opfattelse om exoplanetprioritering:at vores bedste chance for at finde liv vil være at lokalisere en exoplanet med så mange jordlignende træk som muligt.

"Denne undersøgelse motiverer til at udvide vores søgning ud over Jordens analoger og overveje, om der kan være planeter, der kan være bedre værter for liv end Jorden selv, " sagde Olson.

I særdeleshed, Olson fandt ud af, at nogle træk ved exoplaneter, der adskiller sig fra Jorden, kan føre til flere gassignaturer af biologisk aktivitet i atmosfæren - såsom ilt og metan - hvilket gør livet på disse planeter lettere at opdage langvejs fra.

Ud over at informere om søgen efter liv på andre planeter, Olsons model kan også give information om havets cirkulationsmønstre på Jorden og give indsigt i både fortiden og fremtiden for livet på vores planet.

I løbet af Jordens historie, rotationshastigheden, overfladetrykket og solens lysstyrke har ændret sig. Olsons model antyder, at alle disse ændringer har øget opstrømningen gennem tiden og kan have drevet liv til at blomstre i vores have.

Derudover Olson var overrasket over at opdage, at en stigning i saltholdighed - mængden af ​​salt opløst i vores hav - kan dramatisk påvirke Jordens klima. Hendes model fandt ud af, at hvis vi skulle fordoble mængden af ​​salt i vores hav, det ville få al havis til at smelte og føre til en opvarmning af planeten med 6 grader Celsius.

"Hvis en faktor på to saltholdighedsforskel er så vigtig for planetarisk klima, havets saltholdighed er noget, vi virkelig skal tænke på i forhold til klimaudviklingen på vores egen planet, " sagde Olson.

Olsons model forudsiger denne og andre overraskende udtalte ændringer i havcirkulationen og klimaet ved subtilt at modificere karakteristikaene for en jordlignende planet, én parameter ad gangen. Der er potentiale for mere dramatiske påvirkninger, hvis parametrene ændres i tandem for mere præcist at afspejle, hvordan en exoplanets karakteristika kan afvige fra Jorden, åbner op for næsten ubegrænsede scenarier at udforske.

"Oceaner er virkelig dynamiske levesteder, og vi har lige ridset overfladen her, " sagde Olson. "Min vision er, at folk vil blive begejstrede for dette og blive ved med at arbejde og udforske endnu mere eksotiske muligheder."