Galaktyka zalana jest przez planety potencjalnie nadające się do zamieszkania, a teleskopy nowej generacji przygotowują się do skanowania atmosfery tych obcych światów, szukając wskazówek na temat warunków przyjaznych życiu. Ale w pewnym momencie zespół naukowców wykorzystał symulacje komputerowe, aby dowiedzieć się, co może zabić niektóre z tych obiecujących planet, a wyniki pokazują, że nie każdy powiew życia będzie hitem.
powiązana zawartość
- Tajemniczy marsjański „kalafior” może być najnowszą wskazówką obcego życia
- NASA przedstawia gigantyczną kostkę lodu z kołami do eksploracji kosmitów
Naukowcy z Niemiec rozpoczęli od modelu ziemskiego świata całkowicie pokrytego oceanami. Następnie zespół wykorzystał globalne modele klimatyczne, aby zobaczyć, co się stanie, gdy wzrośnie ilość dwutlenku węgla w powietrzu.
Symulacje wykazały, że w pewnym momencie klimat planety staje się niestabilny i przechodzi w stan zwany wilgotną szklarnią, z temperaturami powyżej 134 stopni Fahrenheita.
Podobnie jak odwodniony człowiek w łaźni parowej, jedną z konsekwencji tego stanu upalnego jest utrata wody. Na początek ciepło wyzwala zmiany w warstwach atmosferycznych, które umożliwiają wyższe mieszanie się pary wodnej. Oznacza to, że więcej promieni ultrafioletowych ze słońca może uderzać w cząsteczki wody, rozkładając je na wodór i tlen. Atomy tlenu rekombinują, a wodór ucieka w przestrzeń kosmiczną.
„W tym momencie będziesz w szybkim tempie tracić wodę” - mówi kierownik badania Max Popp z Instytutu Meteorologii Maxa Plancka.
Po kilku milionach lat cała woda na planecie wyparuje, zespół donosi w tym tygodniu w Nature Communications . Jeśli świat wodny zacząłby się od atmosfery podobnej do ziemskiej - głównie azotu z mniejszą porcją tlenu i gazów śladowych - końcowym rezultatem byłby suchy świat z atmosferą głównie azotową.
Badanie sugeruje, że znalezienie wody - a nawet tlenu - w dalekiej atmosferze planety niekoniecznie oznacza, że jest ona gościnna dla życia. Na przykład planeta w stanie wilgotnej szklarni może generować dużo tlenu, gdy para wodna rozpada się, nie z powodu żadnych żywych istot wytwarzających gaz, mówi James Kasting, profesor planetologii na Penn State University, który dokonał przeglądu artykułu do publikacji.
Model pokazał również, że CO2 jest naprawdę wydajnym gazem cieplarnianym, bardziej niż wielu naukowców zakładało, mówi Popp. Gdy planeta osiągnie stan wilgotnej szklarni, trudno jest wrócić. Nawet obniżenie stężenia CO2 o połowę nie chłodzi planety znacznie po opanowaniu parnych warunków.
Powodem są chmury. Naukowcy sądzili, że para wodna zatrzyma ciepło bardziej efektywnie niż CO2, ale chmury zmieniają tę sytuację i pozwalają CO2 być lepszym czynnikiem zatrzymującym ciepło.
Chociaż wszystko to brzmi strasznie w dobie rosnącego poziomu CO2 na Ziemi, Popp podkreśla, że te symulacje nie dotyczą naszej planety. Początkowa globalna średnia temperatura zastosowana w tym badaniu była o 10, 8 stopni Fahrenheita wyższa niż obecnie na Ziemi. Aby osiągnąć tę temperaturę, musiałbyś zwiększyć stężenie dwutlenku węgla około cztery razy wyżej niż obecnie, a może nawet więcej.
Symulacje nie zostały również wykonane na prawdziwie realistycznej planecie. Model wyidealizowany zakłada, że ta planeta znajduje się na idealnie okrągłej orbicie, że leży w tej samej odległości, w jakiej Ziemia znajduje się od Słońca, i że obraca się mniej więcej w tym samym tempie, ale nie jest nachylona wokół własnej osi. Naukowcy założyli, że nie ma prądów oceanicznych, kontynentów i czap lodowych, a ich globalny ocean ma zaledwie 164 stopy głębokości.
Wynika to częściowo z wymaganej mocy obliczeniowej, ale także po to, aby zespół mógł lepiej widzieć dynamikę i sprzężenia zwrotne. Uwzględniono wpływ chmur i ciśnienie pary wodnej w powietrzu, i potraktowali wodę jako główny składnik atmosfery, co zostało pominięte w poprzednich badaniach, mówi Kasting.
Praca ta daje pewien wgląd w siostrzaną planetę Ziemi, Wenus, która zaczęła z mniej więcej tymi samymi surowcami, ale wcześnie straciła wodę. Jedną z kluczowych różnic jest to, że wczesna Wenus była prawdopodobnie jeszcze gorętsza niż ich wirtualny świat startowy. „Wenus miała o 35 lub 40 procent wyższe promieniowanie słoneczne niż Ziemia” - mówi Popp. Planeta mogła być wilgotną szklarnią, ale nie na długo, mówi, i może nigdy nie miała oceanów.
Kasting zgadza się, dodając, że w ciągu ostatniej dekady konsensus osądził wokół teorii, że Wenus wciąż była pokryta w dużej mierze stopioną powierzchnią, kiedy planeta zaczęła tracić wodę.
Kasting mówi, że jedną z rzeczy, jaką robi to badanie, jest pomoc w określeniu wewnętrznej krawędzi strefy zamieszkiwalnej, regionu wokół gwiazdy, w którym planeta powinna być w stanie przyjmować płynną wodę na swojej powierzchni. Takie symulacje pomagają określić, jak ważną rolę może odgrywać kompozycja atmosferyczna i pokazać, jakie są możliwości.
„Czy idziesz bezpośrednio do uciekającej szklarni, czy kończysz w wilgotnej szklarni?” on mówi. Bezpośrednie obrazowanie egzoplanet - coś, co jest jeszcze w przyszłości dla światów wielkości Ziemi - może pewnego dnia pomóc odpowiedzieć na to pytanie twardymi danymi na temat parnych właściwości prawdziwej planety.
