Τα μελλοντικά τηλεσκόπια θα είναι σε θέση να ανιχνεύουν την ύπαρξη οξυγόνου σε μακρινούς εξωπλανήτες, στην προσπάθεια ανακάλυψης βιολογικής δραστηριότητας. Μια νέα μελέτη, ωστόσο, που δημοσιεύθηκε στις 13 Απριλίου 2021 στο AGU Advances περιγράφει διάφορα σενάρια με τα οποία ένας άψυχος πλανήτης γύρω από ένα αστέρι σαν τον Ήλιο θα μπορούσε να εξελιχθεί και να έχει οξυγόνο στην ατμόσφαιρά του, χωρίς όμως την παρουσία ζωής σε αυτόν. «Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για τους επιστήμονες που αναζητούν ζωή σε άλλους πλανήτες, επειδή δείχνει ότι μπορεί να υπάρχει οξυγόνο στην ατμόσφαιρα χωρίς ζωή, οπότε θα πρέπει να συγκεντρώσουν και άλλες πληροφορίες για να την διακρίνουν», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας Joshua Krissansen-Totton, του Τμήματος Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Santa Cruz.
Τις επόμενες δεκαετίες, ίσως στα τέλη της δεκαετίας του 2030, οι αστρονόμοι ελπίζουν να έχουν τηλεσκόπια ικανά να λαμβάνουν εικόνες και φάσματα πλανητών που μοιάζουν με τη Γη γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο. Ο Jonathan Fortney, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής και διευθυντής του UCSC's Other Worlds Laboratory, δήλωσε ότι η ιδέα είναι να στοχεύσουν πλανήτες αρκετά παρόμοιους με τη Γη, ώστε η ζωή να έχει επηρεάσει την ατμόσφαιρα τους. «Έχει γίνει πολλή συζήτηση σχετικά με το αν η ανίχνευση οξυγόνου είναι αρκετή ως σημάδι ζωής», είπε. «Αυτή η μελέτη υποστηρίζει ότι πρέπει να γνωρίζουμε το πλαίσιο της ανίχνευσής μας. Ποια άλλα μόρια εντοπίζονται εκτός από το οξυγόνο και τι σημαίνουν για την εξέλιξη του πλανήτη». Αυτό σημαίνει ότι οι αστρονόμοι θα πρέπει να έχουν τηλεσκόπια ευαίσθητα σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος προκειμένου να ανιχνεύσουν διαφορετικούς τύπους μορίων στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη.
Οι ερευνητές βάσισαν τα ευρήματά τους σε ένα λεπτομερές υπολογιστικό μοντέλο της εξέλιξης των βραχώδεις πλανητών, ξεκινώντας από τη διάπυρη γέννησή τους και καταλήγοντας μετά από δισεκατομμύρια χρόνια ψύξης και γεωχημικών διεργασιών. Μεταβάλλοντας την αρχική αναλογία πτητικών στοιχείων στους πλανήτες των μοντέλων τους, οι ερευνητές έλαβαν ένα εκπληκτικά ευρύ φάσμα αποτελεσμάτων. Έλαβαν υπόψη ότι το οξυγόνο μπορεί να αρχίσει να συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη όταν το υπεριώδες φως υψηλής ενέργειας διασπά μόρια υδρατμών στην ανώτερη ατμόσφαιρα σε υδρογόνο και οξυγόνο ώστε το ελαφρύ υδρογόνο να διαφεύγει στο διάστημα, αφήνοντας το οξυγόνο πίσω του. Άλλες διεργασίες, μπορούν να απομακρύνουν το οξυγόνο αυτό από την ατμόσφαιρα. Το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο για παράδειγμα που απελευθερώνονται από τους λειωμένους βράχους, αντιδρούν με το οξυγόνο και η διάβρωση των βράχων αφαιρεί επίσης οξυγόνο από την ατμόσφαιρα.
«Τρέξαμε το μοντέλο για τη Γη, με αυτό που πιστεύουμε ότι ήταν η αρχική αναλογία των πτητικών και είχαμε το ίδιο αποτέλεσμα κάθε φορά - χωρίς ζωή δεν θα υπήρχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα», δήλωσε ο Krissansen-Totton. «Όμως, βρήκαμε επίσης πολλά σενάρια όπου μπορεί να υπάρχει οξυγόνο χωρίς ζωή σε άλλους πλανήτες». Για παράδειγμα, ένας πλανήτης που μοιάζει με τη Γη αλλά ξεκινά με περισσότερο νερό θα καταλήξει με πολύ βαθύς ωκεανούς που ασκούν τεράστια πίεση στον φλοιό. Αυτό τερματίζει τη γεωλογική δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένων όλων των διαδικασιών, όπως την τήξη ή την διάβρωση των πετρωμάτων που θα απομάκρυναν το οξυγόνο από την ατμόσφαιρα. Ένας τέτοιος θαλάσσιος πλανήτης θα είχε και αρκετό οξυγόνο.
Σε έναν πλανήτη που ξεκινά με μια σχετικά μικρή ποσότητα νερού και η επιφάνεια μάγματος του αρχικά λιωμένου πλανήτη παγώσει γρήγορα, το νερό παραμένει επίσης στην ατμόσφαιρα. Αυτή η ατμόσφαιρα υδρατμών στην ανώτερη ατμόσφαιρα θα επιτρέψει τη συσσώρευση οξυγόνου καθώς το νερό διασπάται και το υδρογόνο διαφεύγει, οπότε και πάλι θα ανιχνεύαμε οξυγόνο.
Ένα τρίτο σενάριο που μπορεί να οδηγήσει σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα περιλαμβάνει έναν πλανήτη που είναι σαν τη Γη αλλά ξεκινά με υψηλότερη αναλογία διοξειδίου του άνθρακα προς νερό. Αυτό οδηγεί σε ένα φαινόμενο θερμοκηπίου, καθιστώντας τον πλανήτη πολύ ζεστό για να συμπυκνωθεί το νερό οπότε δεν απομακρύνεται ποτέ από την ατμόσφαιρα. Σε αυτό το σενάριο που προσομοιάζει με την Αφροδίτη, όλα τα πτητικά παραμένουν στην ατμόσφαιρα και λίγα συμπυκνώνονται στο μανδύα για να μπορέσουν να αντιδράσουν και να απομακρύνουν το οξυγόνο της ατμόσφαιρας.
Το μοντέλο δείχνει ότι στη Γη, η επιφάνεια του μάγματος στερεοποιήθηκε σχεδόν ταυτόχρονα με την συμπύκνωση του νερού στους ωκεανούς. Όταν το νερό συμπυκνώθηκε στην επιφάνεια, τα ποσοστά του στην ατμόσφαιρα ήταν χαμηλά. Το λίγο οξυγόνο που υπήρχε δεσμεύθηκε γρήγορα από τις τηγμένες βραχώδης επιφάνειες. Σύμφωνα με το μοντέλο υπήρχε ένα παράθυρο περίπου ενός εκατομμυρίου ετών που το οξυγόνο θα μπορούσε να συσσωρευτεί στην ατμόσφαιρα επειδή υπήρχαν κάποιες συγκεντρώσεις νερού σε αυτήν και καμία λιωμένη επιφάνεια για την κατανάλωση του οξυγόνου που παραγόταν, κάτι το οποίο μάλλον είναι απίθανο να συνέβη και οπωσδήποτε η αναλογία του θα ήταν πάρα πολύ μικρή.
Προηγούμενες μελέτες έχουν επικεντρωθεί στις ατμοσφαιρικές διεργασίες, ενώ το μοντέλο που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη διερευνά τη γεωχημική και θερμική εξέλιξη του μανδύα και του φλοιού του πλανήτη, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του φλοιού και της ατμόσφαιρας.
ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2021-04-oxygen-false-positives-life-planets.html
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη HD 189733b. Credit: NASA, ESA, M. Kornmesser. (CC BY 2.0).
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Το μέγεθος των σταγόνων της βροχής, μπορεί να καθορίζουν την κατοικησιμότητα των πλανητών.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου