Jak wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature Geoscience, lodowate egzoplanety, takie jak Enceladus czy Europa, prawdopodobnie nie będą wspierać życia, ponieważ wzrost temperatury ich powierzchni zmieni je nie w świat oceanów, ale w gigantyczną szklarnię.
„Wielu naszych kolegów uważa, że lodowe światy mogą nadawać się do zamieszkania, jeśli jasność ich elementów świetlnych wzrośnie, a ich lodowa skorupa ulegnie stopieniu. Pokazaliśmy, że jest to w rzeczywistości niemożliwe w przypadku egzoplanet, które nie mają lądu i są podobne pod względem wielkości do Enceladusa i Europy. Natychmiast zamieniają się z „lodu” w „szklarnię” omijając fazę, w której przypominają Ziemię”- pisze Jun Yang z Uniwersytetu w Pekinie (Chiny) i jego współpracownicy.
Teleskop Keplera i kilka naziemnych obserwatoriów odkryły w ostatnich latach kilkadziesiąt planet, które nie są małymi ani dużymi odpowiednikami Ziemi czy gazowych gigantów, ale są rodzajem „wodnych światów” składających się prawie w całości z wody. Planety te mogą składać się z wody w stanie ciekłym lub być pokryte grubą skorupą lodu, która kryje pod spodem gigantyczny ocean subglacjalny.
Obecnie naukowcy aktywnie debatują, czy takie planety mogą podtrzymywać życie. Niektórzy z nich uważają, że oceany takich „światów wodnych” niczym nie różnią się od mórz i jezior Ziemi, podczas gdy inni planetolodzy zakładają, że na tych planetach dominuje potężny efekt cieplarniany, który w zasadzie nie pozwala na istnienie w ich wodach życia.
Autorzy artykułu zwrócili uwagę na to, że klimat takich wodnych światów będzie zależał od dwóch charakterystycznych właściwości wody - od tego, że dobrze odbija ciepło i światło w stanie zamrożonym oraz utrzymuje ciepło w stanie pary. Im więcej lodu lub pary pojawi się na planecie, tym bardziej będzie odbijał lub zatrzymywał ciepło w sobie, dzięki czemu ilość lodu i pary będzie wzrastać w coraz szybszym tempie.
Kierując się podobnymi rozważaniami, Jan i jego koledzy stworzyli komputerowy model analogu Układu Słonecznego, w którym planeta krążąca wokół gwiazdy, podobnej wielkością i właściwościami do Enceladusa lub Europy. Naukowcy stopniowo zwiększali jasność gwiazdy, naśladując to, co stało się ze Słońcem w ciągu ostatnich 3-4 miliardów lat, podczas których jego jasność wzrosła o 30%.
Obliczenia te doprowadziły do stosunkowo nieoczekiwanych wyników - okazało się, że „wodne światy” mogą istnieć tylko w dwóch formach - w postaci całkowicie zamarzniętej kuli lodu oraz w postaci gigantycznej szklarni, w której cała woda zamieniła się w parę.
Analogi oceanów lądowych praktycznie nigdy nie pojawiają się na takich światach, ponieważ proces przemiany planety z „kuli śnieżnej” w „kocioł parowy” zajmuje chwile według standardów geologicznych. Aby rozpocząć tę transformację, jak się okazało, potrzebna jest nieoczekiwanie duża ilość energii, około 1,7-2 razy więcej niż nasza planeta otrzymuje obecnie od Słońca.
Film promocyjny:
W jaki sposób Ziemia, biorąc pod uwagę duże rezerwy dwutlenku węgla i wody, uniknęła takiego losu? Naukowcy uważają, że wyjątkowy los naszej planety wynika z tego, że jej powierzchnię pokrywa nie tylko woda, ale także obszary lądowe.
Interakcja między cząsteczkami CO2, wodą i skałami krzemianowymi, jak zauważają naukowcy, usunęła nadmiar gazów cieplarnianych z atmosfery i zawróciła je wraz z erupcjami wulkanów i innymi rodzajami aktywności geologicznej, zapobiegając przekształceniu się Ziemi w szklarnię i pomagając jej „odmrozić” po zamarznięciu w lód piłka.
Wszystko to, jak zauważył Jan i jego współpracownicy, poddaje w wątpliwość możliwość zamieszkiwania wielu „światów wodnych” odkrytych w ostatnich latach przez planetologów, takich jak Kepler-22b, Kepler-62e i Kepler-62f. Te planety, które naukowcy uważali za światy oceaniczne, mogą w rzeczywistości być albo szklarniami, albo „lodem”, całkowicie nieodpowiednimi do podtrzymywania życia.