Galaksen er overvældet i potentielt beboelige planeter, og næste generations teleskoper er klar til at scanne atmosfærerne i disse fremmede verdener og leder efter antydninger til livsvenlige forhold. Men i et sno, brugte et team af forskere computersimuleringer til at finde ud af, hvad der kunne dræbe nogle af disse lovende planeter, og resultaterne viser, at ikke alle liv i liv vil blive et sikkert brand.
Relateret indhold
- Mystisk Martian "blomkål" kan være den seneste antydning af fremmede liv
- NASA afslører kæmpe isterning med hjul til udforskning af fremmede hav
Forskere i Tyskland startede med en model af en jordlignende verden fuldstændigt dækket af hav. Holdet brugte derefter globale klimamodeller for at se, hvad der sker, når mængden af kuldioxid i luften stiger.
Simuleringerne viste, at planetens klima på et bestemt tidspunkt bliver ustabilt og skifter til en tilstand kaldet et fugtigt drivhus med temperaturer over 134 grader Fahrenheit.
Som et dehydreret menneske i et dampbad er en af konsekvenserne af denne kvældningstilstand vandtab. For at starte, udløser varmen ændringer i de atmosfæriske lag, der giver vanddamp mulighed for at blandes højere op. Det betyder, at mere ultraviolet lys fra solen kan ramme vandmolekylerne og bryde dem op til brint og ilt. Oxygen atomer rekombineres, mens brintet slipper ud i rummet.
"På det tidspunkt vil du være i en tilstand, hvor du begynder at miste vand med en hurtig hastighed, " siger studieleder Max Popp fra Max Planck Institute for Meteorology.
Efter flere millioner år ville alt vand på jorden fordampe væk, rapporterer holdet denne uge i Nature Communications . Hvis vandverdenen startede med en atmosfære som Jordens - for det meste nitrogen med en mindre portion ilt og sporingsgasser - ville slutresultatet være en tør verden med en for det meste nitrogenatmosfære.
Undersøgelsen antyder, at det at finde vand - eller endda ilt - i en fjerntliggende planetens atmosfære ikke nødvendigvis betyder, at det er gæstfri for livet. F.eks. Kan en planet i en fugtig drivhustilstand generere meget ilt, når vanddampen går i stykker, ikke på grund af nogen levende ting, der producerer gassen, siger James Kasting, professor i planetarisk videnskab ved Penn State University, der gennemgik papiret til offentliggørelse.
Modellen viste også, at CO2 er en rigtig effektiv drivhusgas, mere end mange forskere havde antaget, siger Popp. Når en planet kommer i en fugtig drivhustilstand, er det svært at vende tilbage. Selv at skære CO2-koncentrationen i halvdelen afkøler ikke planeten meget, når de dampende forhold er overtaget.
Årsagen er skyerne. Videnskabsmænd havde troet, at vanddamp ville beholde varmen mere effektivt end CO2, men skyer ændrer denne situation og tillader CO2 at være den bedre varmefanger.
Mens alt dette lyder uhyggeligt i en tid med stigende CO2-niveauer på Jorden, understreger Popp, at disse simuleringer ikke gælder for vores planet. Den oprindelige globale gennemsnitstemperatur, der blev brugt til denne undersøgelse, var 10, 8 grader Fahrenheit varmere end Jorden i dag. For at komme til den temperatur er du nødt til at skubbe koncentrationen af kuldioxid omtrent fire gange højere end nu, måske mere.
Simuleringerne blev heller ikke udført med en virkelig realistisk planet. Den idealiserede model antager, at denne planet er i en perfekt cirkulær bane, at den ligger i den samme afstand, Jorden er fra solen, og at den snurrer med omtrent den samme hastighed, men ikke er vippet på sin akse. Forskerne antog, at der ikke var nogen havstrømme, ingen kontinenter og ingen iskapper, og deres globale hav er kun 164 fod dybt.
Dette er delvis på grund af den krævede computerkraft, men også så holdet tydeligere kunne se dynamikken og feedbacks involveret. De inkluderede virkningerne af skyer og tryk fra vanddamp i luften, og de behandlede vand som en vigtig bestanddel af atmosfæren, noget tidligere undersøgelser udeladte, siger Kasting.
Værket giver en vis indsigt i Jordens søsterplanet, Venus, der startede med omtrent de samme råvarer, men mistede sit vand tidligt. En vigtig forskel er dog, at den tidlige Venus sandsynligvis var endnu varmere end deres virtuelle starterverden. "Venus havde 35 eller 40 procent højere solstråling end Jorden gør nu, " siger Popp. Planeten kunne have været et fugtigt drivhus, men ikke så længe, siger han, og det kan godt have aldrig haft oceaner.
Kasting er enig i at tilføje, at i løbet af det sidste årti har konsensus løst sig omkring teorien om, at Venus stadig var dækket af en stort set smeltet overflade, da planeten begyndte at miste sit vand.
Én ting denne undersøgelse gør, siger Kasting, er at hjælpe med at definere den indre kant af den beboelige zone, regionen omkring en stjerne, hvor en planet skal være i stand til at være vært for flydende vand på sin overflade. Simuleringer som denne hjælper med at definere, hvor stor en rolle atmosfærisk komposition kan spille og viser, hvad mulighederne er.
"Går du direkte til løbsk drivhus eller ender du i et fugtigt drivhus?" han siger. Direkte billeddannelse af eksoplaneter - noget, der stadig er i fremtiden for jordstore verdener - kan måske en dag hjælpe med at besvare dette spørgsmål med hårde data om en ægte planets dampende kvaliteter.
