Zuurstof op 'Exo-Venus' zou het leven niet betekenen

Planeten die warm beginnen, kunnen warm blijven, ongeacht hoe ver ze van hun gaststerren liggen.

Een nieuwe studie suggereert dat, in tegenstelling tot de heersende wijsheid, de temperatuur van een planeet niet altijd stabiliseert in de loop van de tijd, dus kunnen warmbloedige werelden moeite hebben om vast te houden aan vloeibaar water - zelfs als ze in het gematigde gebied rond hun sterren verblijven bekend als de "bewoonbare zone."

"Het is niet voldoende om in de bewoonbare zone te zijn om op aarde lijkende planetaire evolutie te verwachten," verklaarde auteur Jun Korenaga, een geofysicus aan de Yale University, aan ProfoundSpace.org. "Zelfs als u een planeet plaatst met de aardachtige chemische samenstelling - de juiste hoeveelheid water, enzovoort - kan deze niet aarde-achtig evolueren als het te warm of te koud is." [10 exoplaneten die het leven van buitenaardse wezens zouden kunnen hosten]

Zweten van de hitte

De afgelopen 60 jaar hebben de meeste wetenschappers aangenomen dat planeten over het algemeen genoegen nemen met een "precies goed" binnentemperatuur.

Warmte van de kern van de aarde stijgt bijvoorbeeld door de mantel en komt vrij door de korst, in een proces dat mantelconvectie wordt genoemd. Omdat mantelconvectie versnelt naarmate de binnentemperatuur stijgt, zou de afgegeven warmte min of meer gelijk moeten zijn aan de warmte geproduceerd in het hart van een planeet, is het denken verdwenen.

"Dit is verwant aan hoe warmbloedige dieren hun lichaamstemperatuur verlagen door te zweten," zei Korenaga.

Door de mantel van de aarde te bestuderen, ontdekte Korenaga echter dat een planeet niet noodzakelijk dit punt van evenwicht bereikt. Aangezien computersimulaties zijn verbeterd sinds het idee in de jaren zestig werd voorgesteld, heeft een meer realistische modellering van mantelconvectie problemen met de oorspronkelijke theorie aan het licht gebracht.

"Mantel convectie kan zichzelf reguleren als het gemaakt is van zeer eenvoudige materialen, zoals glucosestroop," zei Korenaga. Dat komt omdat eenvoudige materialen sneller omslaan dan hun complexe tegenhangers, waardoor zelfregulering mogelijk is.

"Maar de mantel is gemaakt van stenen, wat zeer gecompliceerde materialen zijn", voegde hij eraan toe.

Door te bestuderen hoe de rotsen van de aarde zijn vervormd en hoe mantelconvectie zich in het verleden heeft voorgedaan, heeft Korenaga vastgesteld dat het proces niet gevoelig is voor de interne temperatuur van de planeet. Dus het vrijkomen van warmte aan het oppervlak - of "zweten" - slingert niet noodzakelijkerwijs in evenwicht met de warmte die in het interieur wordt gegenereerd, zei Korenaga.

Deze interpretatie is echter niet noodzakelijk wijdverspreid.

"Korenaga hanteert een vrij enge definitie van 'regulering', maar het is een interessante paper," vertelde David Stevenson, een planetaire wetenschapper aan het California Institute of Technology die niet betrokken was bij de nieuwe studie, aan ProfoundSpace.org.

Het nieuwe onderzoek werd vorige week gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

Heet begin, heet oppervlak

De oppervlaktetemperatuur van een planeet heeft grote gevolgen voor de bewoonbaarheid. Als de temperaturen te hoog oplopen, kan vloeibaar water niet rondhangen, waardoor het een uitdaging is voor het leven zoals we het kennen om te evolueren. Wanneer een planeet zichzelf reguleert, kan die temperatuur stabiliseren, maar als een wereld constant warmte afwast, kan het oppervlak te warm worden voor water.

De details van de vorming en evolutie van een planeet moeten daarom aanwijzingen geven over de uiteindelijke temperatuur, zei Korenaga. Hij suggereerde dat het materiaal dat hielp om de planeet te bouwen, samen met een grote asteroïde of komeetimpact die de wereld mogelijk heeft ervaren, de oppervlaktetemperatuur zou kunnen bepalen.

"Ik vermoed dat een planeet met een warme start nog steeds heet is, en omgekeerd," zei hij, hoewel hij waarschuwde dat het planetaire vormingsproces nog steeds slecht wordt begrepen.

Maar dergelijke details zijn waarschijnlijk van ondergeschikt belang bij het bepalen van de potentiële leefbaarheid van een planeet, zei Stevenson.

"De aarde krijgt 5000 keer meer energie van de zon dan van binnenuit," zei Stevenson. "Rommelen met wat er aan de binnenkant is, speelt weinig directe rol bij onze oppervlaktetemperatuur."

Volgens Stevenson is bewoonbaarheid meer innig verbonden met de atmosfeer van een planeet, waarvan hij zei dat deze is verbonden met, maar niet noodzakelijkerwijs bepaald door, het interieur.

Maar Korenaga wees erop dat het inzicht van wetenschappers in hoe het interieur van een planeet de atmosfeer beïnvloedt, is gebaseerd op het langlopende idee dat planeten zelfreguleert.

"De huidige samenstelling van de atmosfeer weerspiegelt een paar miljard jaar aan geologische activiteiten, en ons huidige begrip van de relatie tussen de atmosfeer en het interieur is sterk afhankelijk van het concept van zelfregulerende mantelconvectie", zei Korenaga. "We moeten dus helemaal opnieuw beginnen om een ​​echte relatie tussen de atmosfeer en de interne temperatuur te bepalen."

Dus een verblijf op de planeet in de "bewoonbare zone" is mogelijk geen voldoende indicator voor het vermogen van een planeet om het leven te ondersteunen, voegde hij eraan toe; het moet ook een interne temperatuur hebben die precies goed is.

"Zelfs beginnend met dezelfde chemische ingrediënten aan het begin, zouden verschillende begintemperaturen leiden tot verschillende atmosferische composities, wat leidt tot verschillende bewoonbare zones," zei Korenaga.

Het is momenteel echter niet mogelijk om het interieur van exoplaneten te bestuderen, voegde hij eraan toe.

"Alles wat we kunnen doen is het oppervlak observeren - de atmosfeer - en de interne toestand raden," zei Korenaga.