Terwijl de wereld omkeert: het leven kan de planeet versnellen

De aanwezigheid van het leven kan van invloed zijn op hoe snel een planeet ronddraait, waardoor gassen zoals zuurstof vrijkomen die de snelheid van het draaien van een wereld kan verhogen, zo blijkt uit een nieuwe studie.

De aarde heeft momenteel ongeveer 24 uur nodig om zijn dag te voltooien - dat wil zeggen, een rotatie op de as van de planeet. De aarde is echter eenmaal sneller versponnen, misschien slechts 2 tot 3 uur nodig om een ​​dag te voltooien. De zwaartekracht van de zon en de maan hielp de aarde draaiende te laten draaien gedurende miljarden jaren op haar huidige snelheid, een effect dat bekend staat als getijdenremmen. De rotatie van de aarde blijft vertragen, waarbij de planeetdag met ongeveer 1,8 milliseconden per eeuw toeneemt.

Uit eerder onderzoek is gebleken dat een verscheidenheid aan verschillende factoren ook kan versnellen en vertragen hoe snel de aarde wervelt. Bijvoorbeeld, uit eerder werk is gebleken dat stijgende zeespiegels van smeltende gletsjers de aardas kunnen verschuiven, waardoor de snelheid waarmee de planeet draait, toeneemt.

De atmosfeer van de aarde kan ook van invloed zijn op de lengte van de dag. "Het is verrassend, maar de atmosfeer van de aarde is ongeveer 50 biljoen ton in massa, en dus lang genoeg tijdschalen - honderden, duizenden, zelfs miljoenen jaren - al die massa, en zijn sleep over het oppervlak van de planeet, kan hebben een effect, "zei studie auteur Caleb Scharf, directeur van astrobiologie aan de Columbia University in New York.

"Stel je voor, bijvoorbeeld, als je op magische wijze de hele atmosfeer zou kunnen laten draaien, zodat er eeuwenlang overal orkaankracht winden zijn, allemaal in dezelfde richting blazend," vertelde Scharf aan ProfoundSpace.org. "Het zou geleidelijk, door wrijving en wrijving, een effect hebben op de roterende, vaste bol van de planeet."

Natuurlijk zijn de werkelijke effecten van sferen op planeten "veel, veel minder dramatisch, maar nogmaals, over geologische tijdschalen kunnen ze van belang zijn en ze kunnen de effecten van zaken als maan- en zonnestijging door zwaartekracht tegengaan," zei Scharf. [Earth Quiz! Kent u onze planeet?]

Zoals de wereld verandert

De hoeveelheid opwarming of afkoeling van de atmosfeerbeleving van een planeet kan ook van invloed zijn op de lengte van de planeetdag.

"Zoals een ster een planeet zoals de aarde verwarmt, reageert de atmosfeer door de druk ervan te veranderen - hete lucht breidt zich uit, koele samentrekken, dus in een notendop, eindig je met het verplaatsen van de massa in de atmosfeer elke dag op echt grote schalen," Zei Scharf. "Dat betekent dat de massa in de atmosfeer niet langer uniform over de planeet wordt verspreid, en dat zorgt voor een handvat, als je wilt, als een grote sleutel, voor gravitatiekrachten van de ster of manen om aan de atmosfeer te trekken."

De aantrekkingskracht van de sterren of manen op de sferen van planeten is meestal een klein effect. Maar soms kan de snelheid waarmee een ster de atmosfeer van een planeet verwarmt, 'resoneren' of de snelheid versterken waarmee de atmosfeer trilt, net zoals een operazanger de juiste toon kan raken om een ​​champagneglas te laten resoneren en versplinteren, aldus Scharf. "Wanneer dat gebeurt, bundelt de massa van de atmosfeer veel meer, en de moersleutel voor zwaartekracht wordt een stuk groter," zei hij. [10 exoplaneten die het leven van buitenaardse wezens zouden kunnen hosten]

Voor de aarde: "we denken dat dit mogelijk is gebeurd toen de daglengte ongeveer 21 uur was", zei Scharf. "Het moersleuteleffect, oftewel het koppel, zou de rotatie van de aarde tot stilstand kunnen hebben gebracht door te vertragen van de aantrekkingskracht van de maan, misschien wel voor honderden miljoenen jaren."

Scharf merkte op dat het leven de atmosferische chemie kan beïnvloeden door gassen zoals zuurstof uit te stoten. Deze gassen kunnen op hun beurt van invloed zijn op hoe atmosferen warm en koel zijn, en Scharf heeft berekend dat dit van invloed kan zijn op de spin-snelheid van een planeet.

"De mogelijkheid dat biologie, of een biosfeer, de rotatie van een planeet zou kunnen beïnvloeden door de atmosferische samenstelling te veranderen - dat is gek! Maar het lijkt erop dat het niet onmogelijk is," zei Scharf.

Leven vindt een manier?

Het leven zou de snelheid van planetaire spin via verschillende mechanismen kunnen beïnvloeden, zei Scharf. Ultraviolet licht kan bijvoorbeeld ozon genereren uit zuurstofgas. Ozon "is heel goed in het absorberen van zonlicht en het verwarmen van de atmosfeer", zei Scharf. "Stel je een planeet voor waar het zuurstof producerende leven is opgestart, en het draait nog steeds snel. Als ozon zich vormt, kan het de atmosfeer" afstemmen "zodat de resonantie sneller begint, en dat zal inwerken tegen de normale vertraging van de planeet. spin."

Scharf gaf toe dat er een grote mate van onzekerheid bestond over hoe groot een effect het leven zou kunnen hebben op planetaire rotatie. "Wat ik heb gedaan is gewoon een plausibel 'what if'-scenario opstellen, met een aantal goed opgeleide schattingen voor de cijfers,' zei hij.

"Bijna elke ontdekking in de wetenschap van exoplaneten gedurende de laatste paar decennia heeft onze kijk op planeten uitgedaagd of uitgebreid", zei Brian Jackson, een planetaire wetenschapper aan de Boise State University, die niet deelnam aan dit onderzoek. Het voorstel van Scharf "introduceert nog een nieuw en opwindend idee - dat de biologie zelf, door de atmosfeer van een planeet te veranderen, de rotatie van een planeet kan beïnvloeden," zei Jackson. "Hoewel er een enorm aantal onzekerheden in het spel zijn, is de hypothese zeer interessant en het ontdekken waard."

Toekomstig werk zou zich moeten concentreren op het gebruik van 3D-computermodellen om planetaire klimaten te simuleren en te zien of het leven deze vermoedelijke effecten zou kunnen hebben, zei Scharf. Vervolgens kunnen onderzoekers proberen de rotatiesnelheden van echte planeten te bekijken en zien of een van deze overeenkomt met die van gesimuleerde bewoonde werelden.

Het meten van exoplanet-rotatiesnelheden is echter een grote uitdaging, zei Scharf. Als er blijvende kenmerken zijn op planeten, zoals grote, met wolken gevulde stormen of ijsvelden, kunnen deze worden weergegeven als variaties in het licht dat door deze werelden wordt weerkaatst, "en die variaties kunnen ons aanwijzingen geven over rotatiesnelheden," zei hij.Hoewel deze variaties waarschijnlijk moeilijk te detecteren zijn, "hebben we onszelf ook eerder verrast door slimme nieuwe technieken te bedenken om exoplaneten te bestuderen", aldus Scharf.

Scharf heeft zijn bevindingen online op 27 november ingediend bij het tijdschrift Astrobiology.