Wanneer astronomen een nieuwe exoplaneet ontdekken, is een van de eerste overwegingen of de planeet zich in de bewoonbare zone bevindt of daarbuiten. Dat label hangt grotendeels af van het feit of de temperatuur van de planeet al dan niet vloeibaar water toelaat. Maar zo eenvoudig is het natuurlijk niet. Een nieuwe studie suggereert dat bevroren, ijzige werelden met volledig bevroren oceanen daadwerkelijk leefbare landgebieden zouden kunnen hebben die bewoonbaar blijven.
De nieuwe studie werd gepubliceerd in het AGU's Journal of Geophysical Research: Planets. Het richt zich op hoe CO2 door een planeet stroomt en hoe het de temperatuur van de planeet beïnvloedt. De titel is "Bewoonbare sneeuwballen: gematigde landomstandigheden, vloeibaar water en implicaties voor CO2 Verwering."
Een sneeuwbalplaneet is een planeet die lijkt op de aarde, maar met de oceanen helemaal bevroren tot aan de evenaar. Het staat los van een ijstijd, wanneer gletsjers groeien en polaire ijskappen uitzetten, soms enkele kilometers dik. In een ijstijd blijven de equatoriale oceanen ijsvrij.
Maar een sneeuwbalplaneet is grondiger bevroren dan dat. Op een sneeuwbalplaneet zijn alle oceanen bedekt met ijs, inclusief de equatoriale oceanen. Wetenschappers hebben deze planeten als bewoonbaar beschouwd, omdat er geen vloeibaar water aan de oppervlakte is.
De aarde heeft in zijn geschiedenis minstens één en misschien wel drie sneeuwbalfasen meegemaakt. Het leven heeft deze fasen doorstaan omdat de enige levensvormen mariene micro-organismen waren. Dus de vraag is, als we kijken naar een sneeuwbal-exoplaneet in de bewoonbare zone van zijn ster, is het dan mogelijk dat het leven daar toch overleeft?
Dit nieuwe onderzoek zegt ja, of in ieder geval misschien.
De hoofdauteur van deze nieuwe studie is Adiv Paradise, een astronoom en natuurkundige aan de Universiteit van Toronto, Canada. Paradise vat de situatie beknopt samen: "Je hebt deze planeten die je van oudsher misschien niet bewoonbaar vindt en deze <nieuwe studie> suggereert dat ze dat misschien wel kunnen zijn."
"We weten dat de aarde bewoonbaar was door zijn eigen sneeuwbalafleveringen, omdat het leven vóór onze sneeuwbalafleveringen verscheen en het leven er lang voorbij bleef", zei Paradise in een persbericht. 'Maar ons hele leven was in die tijd in onze oceanen. Er is niets aan het land. "
Paradise en de rest van het team wilden het idee onderzoeken dat sommige landgebieden zelfs op een sneeuwbalplaneet levensonderhoudend zouden kunnen blijven. Ze gebruikten computermodellen om verschillende klimaatvariabelen op theoretische sneeuwbalwerelden te simuleren. Ze pasten de configuratie van de continenten, de hoeveelheid zonlicht en andere kenmerken van hun theoretische sneeuwbalwerelden aan. Ze richtten zich ook op CO2.
CO2 is natuurlijk een broeikasgas. Het zorgt ervoor dat de atmosfeer van een planeet warmte vasthoudt en het kan helpen om een planeet gematigd te houden. Niet genoeg en een planeet kan vastvriezen. Te veel, en temperaturen kunnen zo ver stijgen dat het leven kan overleven.
CO2 volgt een bekende cyclus in het leven van een planeet. De hoeveelheid die in de atmosfeer blijft, is afhankelijk van regen en erosie. Het water dat in de regen valt, neemt CO2 op en zet het om in koolzuur. Zodra het zich op het oppervlak van een planeet bevindt, reageert het koolzuur met rotsen. Die reacties breken het koolzuur af en het bindt zich met mineralen. Uiteindelijk komt die koolstof terecht in de oceaan en wordt opgeslagen op de oceaanbodem.
Maar als het oppervlak van een sneeuwbalplaneet eenmaal bevroren is, kan dat niet meer gebeuren. Het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer stopt dood in zijn sporen. Er is geen regen en geen blootgesteld land.
Maar in hun simulaties bleven sommige van hun gemodelleerde sneeuwbalplaneten atmosferische CO2 verliezen, zelfs nadat ze waren bevroren. Dat houdt twee dingen in: er moet ijsvrij land zijn en er moet wat regen vallen.
In sommige simulaties waren sommige sneeuwbalplaneten warmer dan andere. Sommigen van hen hadden landgebieden die warm genoeg bleven om de koolstofcyclus voort te zetten: er was zowel regenval als blootliggende rotsen. Deze niet-bevroren gebieden bevonden zich in het midden van de continenten, ver van de bevroren oceanen. Sommige temperaturen in die gebieden bereikten wel 10 Celsius (50 F.) Aangezien wetenschappers denken dat het leven nog steeds kan voortplanten bij temperaturen zo laag als -20 C (-4 F.), effenen deze bevindingen de weg voor het leven om overleven op sneeuwbalplaneten, net zoals tijdens de eigen sneeuwbalfase (nen) van de aarde
Maar de studie vond ook iets anders. Onder de juiste omstandigheden (of niet de juiste omstandigheden, als je meer leven daarbuiten wilt zien), kan een planeet vast komen te zitten in een sneeuwbalfase en er nooit meer uitkomen. Dat is ook allemaal aan de koolstofcyclus.
Wetenschappers dachten altijd dat er voor vulkanisch actieve planeten een geleidelijke uitstoot van CO2 in de rotsen zou plaatsvinden en dat het na verloop van tijd de atmosfeer zou verwarmen, omdat het niet kan worden verwijderd door regen. Maar als de studie juist is, dan zou een kleine hoeveelheid blootgesteld land en de regen die erop valt, de vrijgekomen CO2 in evenwicht kunnen brengen en de planeet in een bijna sneeuwbalachtige staat kunnen houden. Slechts een kleine hoeveelheid land zou ooit ijsvrij zijn. In dat scenario is het leven misschien onwaarschijnlijk.
Over het algemeen laten de resultaten van deze studie zien hoe complex planeten zijn. Elk bevindt zich in een unieke situatie en het voorlopige label van bewoonbaar of niet-bewoonbaar is slechts een startpunt. Er is een enorm aantal variabelen die elke exoplaneet vormen die we ontdekken.
We kunnen gerust zeggen dat we een groot aantal planeten kunnen uitsluiten wat betreft bewoonbaarheid. Hot Jupiters zijn bijvoorbeeld hete gasplaneten aan het verbranden en kunnen nooit enige vorm van leven ondersteunen die we ons kunnen voorstellen.
Maar voor planeten in de bewoonbare zone of op de grenzen kunnen we ze niet uitsluiten, zelfs als het onwaarschijnlijk lijkt dat ze het leven ondersteunen.
Meer wetenschap nodig.
Bronnen:
- Persbericht: Studie suggereert dat bevroren aardachtige planeten het leven zouden kunnen ondersteunen
- Onderzoekspaper: leefbare sneeuwballen: gematigde landomstandigheden, vloeibaar water en implicaties voor CO2 Verwering
- Wikipedia: Snowball Earth
- Wikipedia: Cryogene periode
