De ijsschelp veroordeelt het hemellichaam helemaal niet tot onbewoonbaarheid.
Wetenschappers van de Universiteit van Toronto (Canada) hebben met behulp van simulaties ontdekt dat volledig met ijs bedekte planeten, die tegenwoordig als ongeschikt voor leven worden beschouwd, in feite gebieden moeten hebben die consequent positieve zomertemperaturen behouden. Om dit te doen, hebben ze alleen een atmosfeer nodig die qua dichtheid dicht bij die van de aarde ligt, en een matige hoeveelheid vloeibaar water. De tekst van het bijbehorende artikel is te vinden op de preprint-server van Cornell University.
Op dit moment wordt aangenomen dat de planeet voor duurzame bewoonbaarheid een werkende koolstofcyclus moet hebben. Dit is de naam van de koolstofcyclus in de natuur, wanneer kooldioxide van de atmosfeer carbonaten vormt door chemische interactie met gesteenten. De laatste zinken, als gevolg van platentektoniek, in de mantel, vanwaar ze uiteindelijk worden verhoogd door mantelstromen, waardoor tijdens vulkaanuitbarstingen periodiek kooldioxide terug in de atmosfeer breekt.
Als een schakel in deze ketting wordt beschadigd, is er geen klimaatstabiel en acceptabel voor complex leven op de planeet nabij de gele dwerg. Op Venus bijvoorbeeld 'brak' het mechanisme om kooldioxide uit de atmosfeer te verwijderen, waardoor het daar te heet is. Op Mars is er een mechanisme om hetzelfde gas opnieuw in de atmosfeer te brengen, en daarom is het daar te koud.
Het probleem met een dergelijk schema is dat het echt vatbaar is voor "storingen" en dat het misschien niet vanzelf uit dergelijke "storingen" komt. Als de temperatuur op aarde nu bijvoorbeeld merkbaar onder de -100 graden Celsius wordt ingesteld (in theorie is dit in sommige gevallen mogelijk), valt bijna alle koolstofdioxide gewoon weg in de vorm van sneeuw, waardoor de koolstofcyclus wordt beëindigd. En het zal niet mogelijk zijn om de temperatuur weer te verhogen, want zonder dit belangrijke broeikasgas wordt de planeet nooit meer warmer. Hierdoor kunnen veel exoplaneten, die volgens berekeningen in de bewoonbare zone liggen, in feite sneeuwbalplaneten blijken te zijn. Ze zullen evenveel energie van het licht ontvangen als de aarde, maar vast ijs zal het grootste deel de ruimte in reflecteren en de planeet zal een levenloze besneeuwde woestijn blijven.
De auteurs van het nieuwe werk berekenden met behulp van een gespecialiseerd model wat het effect zou zijn van de algemene ijstijd van de aarde (wanneer de hele planeet bedekt is met ijs) voor een klimaat op lange termijn. Ze ontdekten dat, in tegenstelling tot eerdere ideeën, in feite zelfs op een ooit ijzige planeet een continue ijslaag in het equatoriale gebied kan openbreken.
Een aantal factoren kan hierbij helpen. Warme zeestromingen kunnen bijvoorbeeld plaatselijk de ijskap oververhitten, zelfs als de planeet als geheel vrij koud blijft. Hoge steile bergen in de equatoriale regio kunnen rotsachtige plekken creëren waar de zonnestralen actief worden geabsorbeerd door donkere stenen, en daarom kan de ijslaag daar niet fixeren.
Bovendien bleek dat zelfs met een zeer beperkte opening van de ijskap in dit gebied een echte koolstofcyclus begint te werken. Op een sneeuwbalplaneet op een plaats met lokale verwarming, zal droogijs (vaste kooldioxide) sublimatie ondergaan en beginnen te reageren met rotsen. Als gevolg hiervan worden carbonaten gevormd, en wanneer de platentektoniek werkt, zullen ze beginnen af te dalen in de mantel en vervolgens naar boven stijgen, met opwaartse luchtstromen.
Promotie video:
Bovendien hebben modellering aangetoond dat de zomertemperaturen aan de evenaar van een sneeuwbalplaneet, die in parameters dicht bij de aarde liggen, stabiel boven de 10 graden Celsius zullen uitkomen. Daardoor wordt daar seizoensgebonden vegetatie mogelijk.
Interessant is dat de auteurs betrouwbare externe indicatoren bieden die zo'n sneeuwbalplaneet zullen onderscheiden van een gewone aarde-achtige planeet. Sneeuwbalatmosferen zullen een verhoogde verhouding kooldioxide tot waterdamp hebben. Het feit is dat de waterverdamping erg laag is bij "sneeuwballen", omdat de zeeën en oceanen bedekt zijn met ijs - er is nergens water om te verdampen. Maar koolstofdioxide kan nergens heen, omdat rotsen het alleen kunnen binden in equatoriale zones, waar warme oases kunnen bestaan. Daarom zullen de spectra van dergelijke planeten meer van de gebruikelijke sporen van kooldioxide en minder waterdamp bevatten.
Zo'n set van indicatoren zal het straks mogelijk maken in de praktijk te bepalen of de hypothesen van de auteurs over de bewoonbaarheid van sneeuwbalplaneten kloppen. De nieuwe James Webb Space Telescope, die de Verenigde Staten in de jaren 2020 in de ruimte willen lanceren, zal gevoelig genoeg zijn om de samenstelling van de atmosferen van nabije terrestrische exoplaneten te analyseren.