I de seneste årtier har astronomer opdaget mange planeter, som de mener er ”jordlignende” i naturen, hvilket betyder at de ser ud til at være landlige (dvs. klippefyldte) og kredser om deres stjerner i den rigtige afstand for at understøtte eksistensen af flydende vand på deres overflader . Desværre har nyere forskning indikeret, at mange af disse planeter faktisk kan være ”vandverdener”, hvor vand udgør en betydelig del af planetens masse.
For det videnskabelige samfund så det ud til at indikere, at disse verdener ikke kunne forblive beboelige i meget længe, da de ikke ville være i stand til at støtte cyklering af mineraler og gasser, der holder klimaet stabilt på Jorden. Ifølge en ny undersøgelse fra et team af forskere fra University of Chicago og Pennsylvania State University kunne disse "vandverdener" imidlertid være mere beboelige, end vi tror.
Deres undersøgelse, med titlen "Habitability of exoplanet waterworlds", dukkede for nylig op i The Astrophysical Journal. Undersøgelsen blev udført af Edwin S. Kite, en adjunkt ved Institut for Geofysiske Videnskaber ved University of Chicago; og Eric B. Ford, professor ved Pennsylvania State University's Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Institute for CyberScience og Pennsylvania State Astrobiology Research Center.
Til deres undersøgelse konstruerede Kite og Ford modeller til stenede planeter, der mange gange havde jordens vand, under hensyntagen til, hvordan havets temperatur og kemi ville udvikle sig over en periode på flere milliarder. Formålet med dette var at imødekomme nogle langvarige antagelser, når det kommer til planetarisk beboelsesevne. Den største blandt dem er, at planeter skal have lignende betingelser som Jorden for at understøtte livet over lang tid.
For eksempel har planeten Jorden været i stand til at opretholde stabile temperaturer over lange tidsskalaer ved at trække drivhusgasser ned i mineraler (hvilket fører til global afkøling) og varmer sig op ved at frigive drivhusgasser via vulkaner. En sådan proces ville ikke være mulig på vandverdener, hvor hele overfladen (og endda en betydelig massefraktion) af planeten består af vand.
På disse verdener ville vand forhindre optagelse af kuldioxid af klipper og undertrykke vulkansk aktivitet. For at tackle dette oprettede Kite og Ford en simulering med tusinder af tilfældigt genererede planeter og spores udviklingen af deres klima over tid. Det, de fandt, var, at vandverdener stadig ville være i stand til at opretholde temperaturbalance i milliarder af år. Som Kite forklarede i en nylig pressemeddelelse fra UChicago News:
”Dette skubber virkelig tilbage mod tanken om, at du har brug for en jordklon - det vil sige en planet med noget land og et lavt hav… Overraskelsen var, at mange af dem forbliver stabile i mere end en milliard år, bare ved lodtrækningen. Vores bedste gæt er, at det er i størrelsesordenen 10 procent af dem. ”
For disse planeter, der er lige i den rigtige afstand fra deres stjerner, indikerede simuleringerne, at der var den rigtige mængde kulstof til stede. Og selvom de ikke havde nok mineraler og elementer fra skorpen, der blev opløst i verdenshavene til at trække kulstof ud af atmosfæren, havde de nok vand til at cykle kulstof mellem atmosfæren og havet. Denne proces var tilsyneladende nok til at holde klimaet stabilt i flere milliarder år.
”Hvor lang tid en planet har er dybest set afhængig af kuldioxid, og hvordan den er opdelt mellem havet, atmosfæren og klipperne i de første år,” sagde Kite. ”Det ser ud til, at der er en måde at holde en planet beboelig på lang sigt uden den geokemiske cykling, vi ser på Jorden.”
Simuleringerne var baseret på planeter, der kredser rundt om stjerner som vores egne - G-type (gul dværg) stjerner - men resultaterne var optimistiske for M-type (rød dværg) stjerner også. I de senere år har astronomer bestemt, at disse systemer lover at fremme liv på grund af deres naturlige levetid og hvordan de bliver lysere langsommere med tiden - hvilket giver livet meget længere tid til at dukke op.
Mens røde dværge også er kendt for at være variable og ustabile sammenlignet med vores sol, hvilket resulterer i adskillige fakkel, der kunne fjerne en planetens atmosfære væk, er det faktum, at en oceanverden kunne cykle nok kulstof til at holde atmosfæren ved en stabil temperatur opmuntrende. Hvis man antager, at nogle af planeterne, der kredser rundt om røde dværge, har en beskyttende magnetosfære, kunne de også være i stand til at opretholde livsbærende forhold i lange perioder.
I de senere år har ekspertisen til eksoplanet fundet årsag til, at fokuset på exoplanetundersøgelser skiftede fra detektion til karakterisering. Dette har igen fået forskere til at begynde at spekulere i, hvilke slags forhold, under hvilke livet kunne opstå og trives. Mens fremgangsmåden med "lavt hængende frugt" stadig er det primære middel, som forskere bruger til at finde potentielt beboelige planeter - hvor forskere søger planeter, der har lignende betingelser som Jorden, er det klart, at der findes andre muligheder.
I de kommende år med indsættelse af rumbaserede teleskoper som James Webb-rumteleskop (JWST) og jordbaserede teleskoper som det tretti meter-teleskop, det ekstremt store teleskop og det gigantiske magellan-teleskop, astronomer vil være i stand til at karakterisere atmosfærerne i exoplaneter og bestemme, om de virkelig er vandverdener eller planeter med kontinentale skorpe (som Jorden) ).
Disse samme teleskoper vil også give astronomer mulighed for at søge efter biosignaturer i disse atmosfærer, hvilket ikke kun vil hjælpe med at bestemme, om de er "potentielt beboelige", men "potentielt beboede".
