Lodowa skorupa wcale nie skazuje ciała niebieskiego na niezdolność do zamieszkania.
Naukowcy z University of Toronto (Kanada), korzystając z symulacji, odkryli, że planety całkowicie pokryte lodem, dziś uważane za nieodpowiednie do życia, w rzeczywistości powinny mieć regiony utrzymujące dodatnie temperatury latem. Aby to zrobić, potrzebują jedynie atmosfery o gęstości zbliżonej do gęstości ziemskiej i umiarkowanej ilości wody w stanie ciekłym. Tekst odpowiedniego artykułu można znaleźć na serwerze preprintów Uniwersytetu Cornell.
W chwili obecnej uważa się, że planeta musi mieć działający cykl węglowy, aby zapewnić zrównoważone zamieszkanie. Tak nazywa się obieg węgla w przyrodzie, w którym dwutlenek węgla z atmosfery tworzy węglany w wyniku chemicznej interakcji ze skałami. Te ostatnie, ze względu na tektonikę płyt, opadają w płaszcz, skąd są ostatecznie unoszone przez przepływy płaszczowe, dzięki czemu podczas erupcji wulkanów dwutlenek węgla okresowo przedostaje się z powrotem do atmosfery.
Jeśli jakiekolwiek ogniwo w tym łańcuchu zostanie uszkodzone, wówczas na planecie w pobliżu żółtego karła nie będzie stabilnego klimatu i akceptowalnego dla złożonego życia. Np. Na Wenus „zepsuł się” mechanizm usuwania dwutlenku węgla z atmosfery, w wyniku czego jest tam za gorąco. Na Marsie istnieje mechanizm ponownego wprowadzania tego samego gazu do atmosfery, dlatego jest tam za zimno.
Problem z takim schematem polega na tym, że jest on naprawdę podatny na „awarie” i sam z siebie może nie wyjść z takich „awarii”. Na przykład, jeśli temperatura na Ziemi jest teraz ustawiona zauważalnie poniżej -100 stopni Celsjusza (w teorii, w niektórych przypadkach jest to możliwe), prawie cały dwutlenek węgla po prostu wypadnie w postaci śniegu, co zakończy cykl węglowy. I nie będzie możliwe ponowne podniesienie temperatury, ponieważ bez tego kluczowego gazu cieplarnianego planeta już nigdy się nie ociepli. Z tego powodu wiele egzoplanet, które według obliczeń leżą w strefie nadającej się do zamieszkania, w rzeczywistości może okazać się planetami typu śnieżka. Otrzymają od luminarza tyle samo energii co Ziemia, ale stały lód odbije swoją główną część w kosmos, a planeta pozostanie martwą, śnieżną pustynią.
Autorzy nowej pracy, korzystając ze specjalistycznego modelu, obliczyli, jaki byłby efekt ogólnego zlodowacenia Ziemi (kiedy cała planeta pokryta jest lodem) dla długotrwałego klimatu. Okazało się, że w przeciwieństwie do wcześniejszych pomysłów, nawet na niegdyś lodowatej planecie, ciągła pokrywa lodowa w rejonie równikowym może pęknąć.
Pomocne może być kilka czynników. Na przykład ciepłe prądy oceaniczne mogą lokalnie przegrzać pokrywę lodową, nawet jeśli planeta jako całość pozostaje dość zimna. Wysokie strome góry w rejonie równikowym mogą tworzyć skaliste plamy, w których promienie słoneczne są aktywnie pochłaniane przez ciemne kamienie, a zatem pokrywa lodowa nie może się tam utrwalić.
Co więcej, okazało się, że nawet przy bardzo ograniczonym otwarciu pokrywy lodowej w tym obszarze zacznie działać prawdziwy obieg węgla. Na planecie w kształcie kuli śnieżnej w miejscu lokalnego ogrzewania suchy lód (stały dwutlenek węgla) ulegnie sublimacji i zacznie reagować ze skałami. W rezultacie powstają węglany, a gdy działa tektonika płyt, zaczną schodzić do płaszcza, a następnie unosić się w górę, z prądami wstępującymi płaszcza.
Film promocyjny:
Ponadto modelowanie wykazało, że letnie temperatury na równiku planety śnieżnej, które są zbliżone parametrami do Ziemi, będą stale przekraczać 10 stopni Celsjusza. Dzięki temu możliwa będzie tam sezonowa roślinność.
Co ciekawe, autorzy oferują niezawodne zdalne wskaźniki, które pozwolą odróżnić taką planetę typu śnieżka od zwykłej ziemskiej. Atmosfery śnieżek będą miały zwiększony stosunek dwutlenku węgla do pary wodnej. Faktem jest, że parowanie wody jest bardzo niskie w przypadku „śnieżek”, ponieważ morza i oceany są pokryte lodem - nie ma gdzie odparować wody. Przeciwnie, dwutlenek węgla nie ma dokąd pójść, ponieważ skały mogą go związać tylko w strefach równikowych, gdzie mogą istnieć ciepłe oazy. Dlatego widma takich planet będą zawierały więcej zwykłych śladów dwutlenku węgla i mniej pary wodnej.
Taki zestaw wskaźników wkrótce pozwoli określić w praktyce, czy hipotezy autorów dotyczące zamieszkiwalności planet śnieżnych są prawdziwe. Nowy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który Stany Zjednoczone planują wystrzelić w kosmos w latach 20. XX wieku, będzie wystarczająco czuły, aby analizować skład atmosfer pobliskich egzoplanet naziemnych.