_ Care este cea mai bună combinație de oceane pentru a ateriza pentru o planetă locuibilă?

Pământul este aproximativ 29% pământ și 71% oceane. Cât de important este acest amestec pentru locuință? Ce ne spune despre locuibilitatea exoplanetelor?

Există foarte puține locuri pe Pământ unde viața nu are un punct de sprijin. Mulți factori contribuie la locuibilitatea globală a planetei noastre: apă lichidă abundentă, tectonica plăcilor, compoziția în vrac, apropierea de soare, magnetosferă etc.

Ce rol joacă raportul dintre oceane și pământ?

Înțelegerea noastră despre locuință este destul de grosolană în acest moment, deși se bazează pe dovezi. Ne bazăm pe zona locuibilă din jurul stelelor pentru a localiza exoplanete potențial locuibile. Este un factor care este ușor de constatat de la mare distanță și se bazează pe potențialul de apă lichidă pe planete.

Încă facem o imagine mai mare și mai detaliată a locuinței și știm că lucruri precum tectonica plăcilor, compoziția în vrac, o magnetosferă, compoziția și presiunea atmosferică și alți factori joacă un rol în locuibilitatea. Dar ce zici de raportul dintre oceane și pământ al unei planete?

Un nou studiu examinează acest raport în detaliu. Lucrarea a fost trimisă revistei Astrobiology și este disponibilă pe site-ul de pretipărire arXiv. Nu a fost încă evaluat.

Autorii sunt Dennis Höning și Tilman Spohn. Höning este de la Institutul Potsdam pentru Cercetarea Impactului Climatic din Germania, unde se concentrează pe interfața dintre fizica planetară și științele Sistemului Pământului. Spohn este directorul executiv al Institutului Internațional de Științe Spațiale din Berna, Elveția. Spohn a fost, de asemenea, investigatorul principal pentru instrumentul „cîrtiță” al aterizatorului InSight, Pachetul Flux de căldură și Proprietăți Fizice (HP3).

Tectonica plăcilor și factorii aferenti sunt la baza problemei. Tectonica plăcilor este mișcarea plăcilor continentale de pe suprafața Pământului în timp ce merg pe partea de sus a mantalei. Tectonica plăcilor este încă un domeniu activ de cercetare și, chiar și cu tot ce am învățat, există încă multe lucruri pe care oamenii de știință nu le știu.

Unul dintre factorii critici în tectonica plăcilor este „banda transportoare”. "principiul. Se spune că, pe măsură ce plăcile sunt subduse înapoi în manta, la granițele convergente ale plăcilor, se creează o nouă crustă oceanică la granițele divergente, numită răspândire pe fundul mării. Rezultatul este că raportul pământ-ocean al Pământului rămâne constant.

Cu acest raport rămânând constant, alți factori rămân și ei consecvenți. Și dacă acești factori încurajează biosfera, este bine pentru locuință. Unul dintre aceste lucruri sunt nutrienții.

Terenul expus este supus intemperiilor, care mută nutrienții pe tot globul. Platformele continentale ale Pământului sunt zone bogate din punct de vedere biologic. Unul dintre motive este că toate scurgerile de nutrienți de pe continente ajung pe rafturi. Deci, continentele și rafturile lor conțin cea mai mare parte din biomasa Pământului, în timp ce este mult mai puțină în oceanul adânc.

Căldura este un alt factor în tectonica plăcilor și locuibilitatea. Continentele acționează ca o pătură peste manta, ajutând Pământul să-și păstreze căldura. Dar acel efect de pătură este moderat de epuizarea elementelor radioactive din manta. Dezintegrarea radioactivă a elementelor precum uraniul din manta creează căldură care este prinsă de efectul de pătură al continentelor. În același timp, reînnoirea scoarței prin tectonică aduce mai multe dintre aceste elemente în scoarță, unde căldura lor este dispersată mai eficient.

Ciclul carbonului Pământului este, de asemenea, esențial pentru susținerea vieții. Acest ciclu este afectat de tectonica plăcilor și, de asemenea, de raportul sol-ocean. Intemperiile continentelor elimină carbonul din atmosferă aproximativ în echilibru cu carbonul emis din mantie de vulcani.

Apoi este conținutul de apă din manta. Mai multă apă în manta scade vâscozitatea mantalei, definită ca rezistență la curgere. Conținutul de apă din manta face parte dintr-o buclă de feedback cu temperatura mantalei. Pe măsură ce mai multă apă intră în manta, aceasta curge mai ușor. Aceasta crește convecția, care eliberează mai multă căldură din manta.

Așa cum explică lucrarea, toți acești factori sunt legați, de obicei în bucle de feedback.

Toți acești factori și alții se combină pe Pământ pentru a crea o locuibilitate robustă. Dacă raportul Pământului dintre pământ și apă ar fi orientat către mai mult pământ, atunci clima ar fi mult mai uscată, iar porțiuni mari ale continentelor ar putea fi deșerturi reci și uscate, iar biosfera ar putea să nu fie suficient de mare pentru a produce o atmosferă bogată în oxigen.

Dimpotrivă, dacă era mult mai multă apă, poate exista o lipsă de nutrienți din cauza intemperiilor continentale. Această lipsă de nutrienți interzice, de asemenea, o biosferă suficient de mare necesară pentru a produce atmosfera bogată în oxigen necesară vieții complexe și o biosferă mai bogată.

Există o cantitate extraordinară de detalii în tectonica Pământului și este imposibil să o modelezi. toate. Mai ales că oamenii de știință nu au ajuns la un consens cu privire la multe dintre detalii. O mare parte din ea este ascunsă cercetătorilor. Încă nu au suficiente dovezi pentru a trage concluzii solide.

Acest studiu s-a bazat pe modele științifice pentru a înțelege modul în care planetele au diferite rapoarte sol/ocean. Höning și Spohn au modelat cele trei procese principale care creează raportul sol-ocean: creșterea scoarței continentale, schimbul de apă între rezervoarele de pe și deasupra suprafeței (oceane, atmosferă) și în manta, și răcirea prin convecția mantalei.

Din lucrare:

„Aceste procese sunt legate prin convecția mantalei și tectonica plăcilor cu:

Autorii au ajuns la o bază fundamentală. concluzie. „… răspândirea acoperirii continentale pe planete asemănătoare Pământului este determinată de forțele respective ale feedback-ului pozitiv și negativ în creșterea continentală și de relația dintre acoperirea termică și epuizarea izotopilor radioactivi la creșterea scoarței continentale”, ei. scrie. „Incertitudinea în aceste valori ale parametrilor reprezintă principala incertitudine a modelului.”

Aceste bucle de feedback vor fi prezente pe orice planetă cu activitate tectonă și apă. Puterea relativă a acestor bucle este greu de cuantificat. Probabil că există un număr uluitor de factori în joc în întreaga populație de exoplanete.

Nici un cercetător nu poate modela fiecare factor, dar această cercetare se reduce la buclele de feedback dintre toți factorii și dacă aceștia sunt pozitivi sau negativi. Feedback negativ puternic „...ar duce la o evoluție în mare măsură independentă de condițiile de început și de istoria timpurie a planetei, ceea ce ar implica o singură valoare stabilă actuală a suprafeței continentale”, concluzionează ei.

Buclele puternice de feedback pozitiv creează totuși rezultate diferite. „Pentru feedback pozitiv puternic, totuși, rezultatul evoluției poate fi destul de diferit în funcție de condițiile de pornire și de istoria timpurie”, scriu ei.

Întrebarea este: aceleași bucle de feedback modelează exoplanete? Pot exoplanetele cu plăci tectonice să atingă și un echilibru între acoperirea terestră și oceanică? Va ajunge o planetă de dimensiunea aproximativă a Pământului și cu un buget de căldură similar cu Pământul, cu stabilitatea sa care permite viața?

În primul rând, cercetările arată că planetele terestre și cele oceanice sunt atât posibile, ceea ce nu ar trebui să fie o surpriză. Și, desigur, știm că planetele mixte precum Pământul sunt posibile.

Într-o lucrare anterioară din Physics of the Earth and Planetary Interiors, aceeași pereche de autori a concluzionat că planetele terestre sunt cel mai probabil rezultat. Următorul rezultat cel mai probabil sunt planetele oceanice.

Autorii subliniază că există incertitudini în toată această lucrare, desigur, și că există o lipsă de date. Totuși, munca lor aruncă lumină asupra mecanismelor care creează diferite proporții dintre pământ și ocean pe planete. „Discuția noastră urmărește să ofere o mai bună înțelegere calitativă a proceselor de feedback; admitem că ne lipsesc datele pentru o înțelegere detaliată a diferențelor cantitative”, scriu ei.

Alți cercetători au abordat și această problemă. Un studiu din 2015 a analizat planetele din jurul piticilor M, cel mai comun tip de stele din Calea Lactee și unde este probabil să găsim cele mai multe exoplanete. Studiul respectiv a constatat „… o distribuție bimodală similară a suprafeței terestre apărute, cele mai multe planete fie având suprafața acoperită în întregime de apă, fie cu mult mai puțină apă de suprafață decât Pământul”, scriu autorii. Totuși, acel studiu a analizat alți factori și nu s-a concentrat doar pe creșterea continentală.

Ce înseamnă acest studiu pentru Pământ? Cum putem răspunde la întrebarea din titlu: „Care este cel mai bun amestec de oceane pentru a ateriza pentru o planetă locuibilă?”

Oricât de antropocentric sau teracentric ar suna, am putea trăi din răspunsul.< /p>

(Fluierul)