Exoplanetele tinere ar putea susține un climat temperat ca pe Pământ

În trecut, oamenii de știință s-au concentrat asupra planetelor situate în zona locuibilă a unei stele, unde nu este nici prea cald, nici prea rece pentru a exista apă lichidă la suprafață.

Cu toate acestea, chiar și în interiorul acestei zone, planetele pot dezvolta în continuare climate neospitaliere pentru viață.

De asemenea, pentru a menține un climat temperat este necesar ca planeta să aibă suficientă căldură pentru a alimenta un ciclu de carbon la scară planetară.

O sursă cheie a acestei energii este descompunerea izotopilor radioactivi ai uraniului, toriului și potasiului.

Această sursă critică de căldură poate alimenta convecția mantalei unei exoplanete stâncoase, o mișcare lentă de târâre a regiunii dintre nucleul și crusta unei planete care, în cele din urmă, se topește la suprafață.

Elementele radioactive care reglează clima

Degazarea vulcanică de la suprafață este o sursă primară de CO2 în atmosferă, care ajută la menținerea căldurii planetei. Fără aceasta, este puțin probabil ca planetele să susțină un climat temperat și locuibil precum cel al Pământului.

„Știm că aceste elemente radioactive sunt necesare pentru a regla climatul, dar nu știm cât timp aceste elemente pot face acest lucru, deoarece ele se descompun în timp”, a declarat Dr. Cayman Unterborn, autorul principal al studiului, publicat în Astrophysical Journal Letters.

„De asemenea, elementele radioactive nu sunt distribuite în mod egal în întreaga galaxie, iar pe măsură ce planetele îmbătrânesc, acestea pot rămâne fără căldură și degazarea va înceta.

Deoarece planetele pot avea mai mult sau mai puțin din aceste elemente decât Pământul, am vrut să înțelegem cum această variație ar putea afecta timpul în care exoplanetele stâncoase pot susține climatele temperate, asemănătoare cu cele de pe Pământ.”

Studierea exoplanetelor este o provocare. Tehnologia actuală nu poate măsura compoziția suprafeței unei exoplanete, cu atât mai puțin cea a interiorului acesteia.

Oamenii de știință pot, totuși, să măsoare abundența elementelor dintr-o stea prin spectroscopie, studiind modul în care lumina interacționează cu elementele din straturile superioare ale stelei.

Cu ajutorul acestor date, ei pot deduce din ce sunt alcătuite planetele care orbitează o stea.

Cât timp ar putea susține exoplanetele climate asemănătoare cu cele de pe Pământ?

„Folosind stelele gazdă pentru a estima cantitatea elementelor care ar intra în compoziția planetelor de-a lungul istoriei Căii Lactee, am calculat cât timp ne putem aștepta ca planetele să aibă suficient vulcanism pentru a susține un climat temperat înainte de a rămâne fără energie”, a declarat Unterborn, potrivit Phys.org.

„În cele mai pesimiste condiții, estimăm că această vârstă critică este de 2 miliarde de ani pentru o planetă cu masa Pământului și ajunge la 5-6 miliarde de ani pentru planetele cu masă mai mare în condiții mai optimiste.

Pentru puținele planete pentru care avem vârste, am constatat că doar câteva erau suficient de tinere pentru a putea spune cu încredere că pot avea degazare de carbon la suprafață astăzi”.

Această cercetare a combinat datele observaționale directe și indirecte cu modele dinamice pentru a înțelege care sunt parametrii care afectează cel mai mult capacitatea unei exoplanete de a susține un climat temperat.

Mai multe experimente de laborator și modelări computaționale vor cuantifica intervalul rezonabil al acestor parametri, în special în era Telescopului Spațial James Webb, care va oferi o caracterizare mai aprofundată a țintelor individuale.