IJskoude exoplaneten zoals Enceladus of Europa zullen het leven waarschijnlijk niet ondersteunen, omdat de stijging van hun oppervlaktetemperatuur ze niet in een oceaanwereld zal veranderen, maar in een gigantische kas, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience.
“Veel van onze collega's geloven dat ijswerelden bewoonbaar kunnen worden als de helderheid van hun licht toeneemt en hun ijsschil smelt. We hebben aangetoond dat dit eigenlijk onmogelijk is voor exoplaneten die geen land hebben en qua grootte vergelijkbaar zijn met Enceladus en Europa. Ze veranderen onmiddellijk van een ‘ijs’ in een ‘broeikas’ en passeren de fase waarin ze op de aarde lijken,”schrijven Jun Yang van de Universiteit van Beijing (China) en zijn collega's.
De Kepler-telescoop en een aantal observatoria op de grond hebben de afgelopen jaren enkele tientallen planeten ontdekt, die geen kleine of grote analogen zijn van de aarde of gasreuzen, maar een soort "waterwerelden" die bijna volledig uit water bestaan. Deze planeten kunnen bestaan uit vloeibaar water of bedekt zijn met een dikke ijskorst die een gigantische subglaciale oceaan eronder verbergt.
Tegenwoordig debatteren wetenschappers actief over de vraag of dergelijke planeten leven kunnen ondersteunen. Sommigen van hen geloven dat de oceanen van dergelijke "waterwerelden" niet verschillen van de zeeën en meren van de aarde, terwijl andere planetaire wetenschappers aannemen dat deze planeten gedomineerd zullen worden door een krachtig broeikaseffect, waardoor er in principe geen leven in hun wateren kan bestaan.
De auteurs van het artikel vestigden de aandacht op het feit dat het klimaat van dergelijke waterwerelden afhangt van twee onderscheidende eigenschappen van water: het feit dat het warmte en licht goed reflecteert in bevroren toestand en de warmte in een damptoestand houdt. Hoe meer ijs of stoom er op de planeet verschijnt, hoe meer het de warmte op zichzelf zal reflecteren of vasthouden, waardoor de hoeveelheid ijs en stoom vanzelf steeds sneller toeneemt.
Geleid door vergelijkbare overwegingen, creëerden Jan en zijn collega's een computermodel van een analoog van het zonnestelsel, waarin een planeet rond een ster draait, vergelijkbaar in grootte en eigenschappen als Enceladus of Europa. Wetenschappers hebben geleidelijk de helderheid van de ster verhoogd en imiteren wat er de afgelopen 3-4 miljard jaar met de zon is gebeurd, waarin de helderheid met 30% is toegenomen.
Deze berekeningen leidden tot relatief onverwachte resultaten - het bleek dat 'waterwerelden' maar in twee vormen kunnen bestaan - in de vorm van een volledig bevroren ijsbal en in de vorm van een gigantische kas, waarin al het water in stoom is veranderd.
Analogen van terrestrische oceanen verschijnen praktisch nooit op dergelijke werelden, aangezien het proces van transformatie van de planeet van een "sneeuwbal" in een "stoomketel" naar geologische maatstaven momenten vergt. Om deze transformatie op gang te brengen, is, zoals bleek, een onverwacht grote hoeveelheid energie nodig, ongeveer 1,7-2 keer meer dan onze planeet vandaag van de zon ontvangt.
Promotie video:
Hoe heeft de aarde, gezien haar grote reserves aan kooldioxide en water, een dergelijk lot kunnen vermijden? Wetenschappers geloven dat het unieke lot van onze planeet te wijten is aan het feit dat het oppervlak niet alleen bedekt is met water, maar ook met landgebieden.
De interactie tussen de moleculen CO2, water en silicaatgesteente, zoals wetenschappers opmerken, verwijderde overtollige broeikasgassen uit de atmosfeer en bracht ze terug samen met vulkaanuitbarstingen en andere soorten geologische activiteit, waardoor de aarde niet in een broeikas veranderde en haar hielp om te 'ontdooien' wanneer ze in ijs veranderde bal.
Dit alles roept, zoals opgemerkt door Jan en zijn collega's, vraagtekens op bij de bewoonbaarheid van vele "waterwerelden" die de afgelopen jaren zijn ontdekt door planetaire wetenschappers, zoals Kepler-22b, Kepler-62e en Kepler-62f. Deze planeten, die wetenschappers beschouwden als oceaanwerelden, kunnen in feite kassen of "ijsschotsen" zijn, totaal ongeschikt om leven te ondersteunen.
