През последните десетилетия астрономите откриха много планети, за които смятат, че са „подобни на Земята“ в природата, което означава, че те изглеждат земни (т.е. скалисти) и орбитират своите звезди на правилното разстояние, за да подкрепят съществуването на течна вода на техните повърхности , За съжаление, последните изследвания показват, че много от тези планети всъщност могат да бъдат „водни светове“, където водата представлява значителен дял от масата на планетата.
За научната общност това изглежда показва, че тези светове не могат да останат обитаеми много дълго, тъй като няма да могат да поддържат цикличния цикъл на минералите и газовете, които поддържат климата стабилен на Земята. Според ново проучване на екип от изследователи от Университета на Чикаго и Пенсилвания, тези „водни светове“ могат да бъдат по-обитаеми, отколкото си мислим.
Проучването им, озаглавено „Обитаемост на екзопланетните водни светове“, наскоро се появи през The Astrophysical Journal, Изследването е проведено от Edwin S. Kite, доцент в катедрата по геофизични науки в Чикагския университет; и Ерик Б. Форд, професор в Центъра за екзопланети и обитаеми светове на Пенсилвания, Институт за кибернаука и Държавния изследователски център за астробиология в Пенсилвания.
За своето проучване Kite и Ford конструират модели за скалисти планети, които са имали много пъти водата на Земята, като са взели предвид как океанската температура и химията ще се развият за многомилиарден период. Целта на това беше да се справят с някои утвърдени предположения, що се отнася до планетарното обитаване. Най-важното сред тях е, че планетите трябва да имат подобни условия като Земята, за да поддържат живота през дълги периоди от време.
Например планетата Земя е била в състояние да поддържа стабилни температури в дълги часови интервали чрез изтегляне на парникови газове в минерали (което води до глобално охлаждане) и се затопля чрез отделяне на парникови газове чрез вулкани. Такъв процес не би бил възможен във водните светове, където цялата повърхност (и дори значителна масова част) на планетата се състои от вода.
На тези светове водата би попречила на абсорбцията на въглероден диоксид от скали и потиска вулканичната активност. За да се справят с това, Kite и Ford създадоха симулация с хиляди произволно генерирани планети и проследиха еволюцията на климата си с течение на времето. Те откриха, че водните светове все още ще могат да поддържат температурно равновесие в продължение на милиарди години. Както Kite обясни в скорошно прессъобщение на UChicago News:
„Това наистина отблъсква идеята, че се нуждаете от клон на Земята - тоест планета с малко земя и плитък океан ... Изненадата беше, че много от тях остават стабилни повече от милиард години, само от късмета на жребия. Най-доброто ни предположение е, че е от порядъка на 10 процента от тях. "
За тези планети, които са само на точното разстояние от техните звезди, симулациите показаха, че има точното количество въглерод. И макар да нямаха достатъчно минерали и елементи от кора, разтворена в океаните, за да изтеглят въглерод от атмосферата, те имаха достатъчно вода, за да циклират въглерод между атмосферата и океана. Този процес беше очевидно достатъчен, за да поддържа климата стабилен за няколко милиарда години.
„Колко време една планета е в основата си зависи от въглеродния диоксид и как тя е разпределена между океана, атмосферата и скалите в ранните си години“, казва Кайт. „Изглежда, че има начин да запазим обитаема планета дългосрочно без геохимичното колоездене, което виждаме на Земята.“
Симулациите бяха базирани на планети, обикалящи около ордени звезди като нашите собствени - G-тип (жълто джудже) звезди - но резултатите бяха оптимистични и за звезди от тип M (червено джудже). През последните години астрономите определят, че тези системи са обещаващи за насърчаване на живота поради естественото им дълголетие и как стават по-бавни по-бавно с течение на времето - което дава живот много по-дълго да се появи.
Докато червените джуджета също са известни с това, че са променливи и нестабилни в сравнение с нашето Слънце, което води до множество пламъци, които биха могли да съблекат атмосферата на планетата далеч, фактът, че океанският свят би бил способен да циклира достатъчно въглерод, за да поддържа атмосферата при постоянна температура, е насърчаване. Ако приемем, че някои от планетите, които обикалят около червените джуджета, имат защитна магнитосфера, те също биха могли да поддържат условията на живот за дълги периоди.
През последните години, обхватът на откритията на екзопланетите предизвика фокуса на изследванията на екзопланетите да се измести от откриване към характеристика. Това от своя страна накара учените да започнат да спекулират за видовете условия, при които животът може да възникне и да процъфтява. Въпреки че подходът за „ниско висящи плодове“ все още е основното средство, използвано от учените за намиране на потенциално обитаеми планети - там, където учените търсят планети, които имат подобни на Земята условия, е ясно, че съществуват и други възможности.
В следващите години с разполагането на космически телескопи като Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST) и наземни телескопи като Телескопа на тридесет метра, Изключително големият телескоп и телескопа Гигантски Магелан, астрономите ще могат да характеризират атмосферите на екзопланети и да определят дали наистина са водни светове или планети с континентални кори (като Земята ).
Същите тези телескопи също ще позволят на астрономите да търсят биосигнатури в тези атмосфери, което не само ще помогне да се определи дали те са „потенциално обитаеми“, но и „потенциално обитаеми“.
