Potansiyel olarak yaşanabilir ekstra güneş enerjisi gezegenleri ararken, bilim adamları, hayatın var olduğu tek bir gezegeni (yani Dünya'yı) bildiğimiz gerçeğiyle bir ölçüde kısıtlanmıştır. Bu nedenle, bilim adamları karasal (yani kayalık), yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinde yörüngede olan gezegenler ararlar ve bildiğimiz gibi yaşam için gerekli olan atmosferik karbondioksit gibi biyo işaretler gösterirler.
Buradaki büyük ölçüde dünyadaki volkanik aktivitenin bir sonucu olan bu gaz, sera etkisi ile yüzey ısısını ve doğal süreçlerle yüzey altı ve atmosfer arasındaki döngüleri arttırır. Bu nedenle, bilim adamları uzun zamandır plaka tektoniğinin yaşanabilirlik için gerekli olduğuna inanıyorlardı. Ancak, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nden bir ekip tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, durum böyle olmayabilir.
“Dünya Büyüklüğünde Durağan Kapak Gezegenlerinin Karbon Döngüsü ve Yaşanabilirliği” başlıklı çalışma, yakın zamanda bilimsel dergide yayınlandı Astrobiyoloji. Çalışma Pennsylvania Eyalet Üniversitesi jeoloji bölümünden iki doçent olan Bradford J. Foley ve Andrew J. Smye tarafından yürütülmüştür.
Dünyada volkanizma, plaka tektoniğinin sonucudur ve iki plakanın çarpıştığı yerde oluşur. Bu, bir plakanın diğerinin altına ve alt yüzeyinin daha derinine itildiği batırmaya neden olur. Bu çöküntü, yoğun mantoyu, kabuğun içinden Dünya yüzeyine yükselen ve volkanlar yaratan yüzer magmaya dönüştürür. Bu işlem, karbonu manto içine iterek karbon döngüsüne de yardımcı olabilir.
Levha tektoniği ve volkanizmanın, gezegenimizin yüzeyinde sıvı suyu tutmak için yeterli ısıya sahip olmasını sağladığı için burada dünyadaki yaşamın ortaya çıkışında merkezi olduğuna inanılmaktadır. Bu teoriyi test etmek için Profesörler Foley ve Smye, Dünya benzeri bir gezegenin plaka tektoniği olmadan ne kadar yaşanabilir olacağını belirlemek için modeller oluşturdular.
Bu modeller termal evrimi, kabuk üretimini ve CO2 kayalık, Dünya boyutunda durgun kapak gezegenlerinin yaşanabilirliğini kısıtlamak için bisiklet sürmek. Kabuğun, ayrı parçalardan ziyade manto üzerinde yüzen tek, dev bir küresel plakadan oluştuğu gezegenlerdir. Bu tür gezegenlerin, plaka tektoniklerini deneyimleyen gezegenlerden çok daha yaygın olduğu düşünülmektedir, çünkü Dünya'nın ötesinde hiçbir gezegende henüz tektonik plakaların olmadığı doğrulanmamıştır. Foley bir Penn State News basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Volkanizma atmosfere gaz salar ve daha sonra ayrışma yoluyla karbondioksit atmosferden çekilir ve yüzey kayalarına ve tortulara ayrılır. Bu iki süreci dengelemek, karbondioksiti atmosferde belirli bir seviyede tutar, bu da iklimin ılıman ve yaşam için uygun olup olmadığı için gerçekten önemlidir. ”
Esasen, modelleri, gezegen oluştuğunda mevcut olan ısı ve ısı üreten elementlerin miktarına (yani başlangıç ısı bütçesi) dayanarak, durgun bir kapak gezegeninin ikliminin ne kadar ısı tutabileceğini hesaba kattı. Yeryüzünde, bu elementler çürürken toryum ve ısı üreten uranyum içerir, daha sonra potasyum ve ısı üretmek için çürür.
Gezegenin büyüklüğünü ve kimyasal bileşimini değiştiren yüzlerce simülasyon yaptıktan sonra, durgun kapak gezegenlerinin milyarlarca yıl boyunca yüzeylerinde sıvı suyun var olabileceği kadar sıcak sıcaklıkları koruyabildiğini keşfettiler. Aşırı durumlarda, neredeyse Dünya'nın yaşı olan 4 milyar yıla kadar yaşam destekleyici sıcaklıkları koruyabilirler.
Smye'nin belirttiği gibi, bunun nedeni kısmen plak tektoniklerinin volkanik aktivite için her zaman gerekli olmamasıdır:
“Hala durgun kapak gezegenleri üzerinde volkanizmaya sahipsiniz, ancak plaka tektoniği olan gezegenlerden çok daha kısa ömürlü çünkü fazla bisiklet yok. Volkanlar, zaman içinde bir kek tabakası gibi gömülü olan lav akışlarının artmasına neden olur. Kayalar ve tortular gömüldükçe daha derin ısınır. ”
Araştırmacılar ayrıca, plaka tektoniği olmadan, durgun kapak gezegenlerinin gaz gidermeyi deneyimlemek için yeterli ısı ve basınca sahip olabileceğini, burada karbondioksit gazının kayalardan kaçabileceğini ve yüzeye çıkabileceğini buldular. Yeryüzünde Smye, aynı işlemin batma fay bölgelerinde su ile gerçekleştiğini söyledi. Bu süreç, gezegende bulunan ısı üreten elementlerin miktarına bağlı olarak artar. Foley'in açıkladığı gibi:
“Gezegenin donmasını önlemek için yeterli karbondioksit saldığı tatlı bir nokta var, ancak hava şartlarının karbondioksiti atmosferden çekip iklimi ılıman tutamayacağı kadar değil.”
Araştırmacıların modeline göre, ısı üreten elementlerin varlığı ve miktarı bir gezegenin yaşamı sürdürme potansiyeli için çok daha iyi göstergelerdi. Simülasyonlarına dayanarak, bir gezegenin başlangıç kompozisyonunun veya büyüklüğünün, yaşanabilir olup olmayacağını belirlemek için çok önemli olduğunu buldular. Ya da söyledikleri gibi, bir gezegenin potansiyel yaşanabilirliği doğumda belirlenir.
Durgun kapak gezegenlerinin hala yaşamı destekleyebildiğini göstererek, bu çalışma bilim adamlarının potansiyel olarak yaşanabilir olduğunu düşündükleri aralığı büyük ölçüde genişletme potansiyeline sahiptir. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) 2021'de konuşlandırıldığında, biyo-imzaların (CO gibi) varlığını belirlemek için durgun kapak gezegenlerinin atmosferlerini inceliyor2) önemli bir bilimsel hedef olacaktır.
Bu dünyaların daha fazlasının yaşamı sürdürebileceğini bilmek, yaşamlarımızda dünya dışı yaşamın kanıtını bulmayı umanlar için kesinlikle iyi bir haber.
