تصویر هنری از ظاهر یک سیاره گلوله برفی. اعتبار: ناسا

مطالعه جدیدی نشان می‌دهد که سیارات گلوله برفی که زمانی برای وجود زندگی، بسیار سرد به نظر می‌رسید، ممکن است دارای مناطق قابل‌زیست بالاتر از نقطه انجماد باشند، این فرضیه نوع سیارات قابل سکونت را به چالش می‌کشد.

دانشمندان مدتهاست تصور می‌كنند كه سیارات گلوله برفی – سیارات شبیه زمین با اقیانوسهای یخ زده در خط استوا – به دلیل سرمای زیاد، فاقد زندگی هستند. اما تحقیقات جدید در ژورنال تحقیقات ژئوفیزیکی AGU نشان می‌دهد که برخی از سیارات گلوله برفی ممکن است مناطقی در نزدیکی خط استوای خود داشته باشند که به درجه حرارت قابل قبول برای زندگی برسند.

آدیو پارادایس، اخترشناس و فیزیکدان دانشگاه تورنتو و نویسنده اصلی این مطالعه جدید گفت:”این سیارات به طور سنتی ممکن است قابل سکونت نباشند ولی مطالعه جدید نشان می‌دهد که ممکن است در این سیارات، حیات وجود داشته باشد.”

منطقه قابل سکونت، طیف وسیعی از فاصله یک ستاره است که در آن سیاره از نظر تئوری می‌تواند دارای آب مایع و دمای به اندازه کافی گرم برای حمایت از زندگی باشد. سیارات موجود در منطقه قابل سکونت مانند سیارات گلوله برفی می‌توانند مانند زمین گرم و یا کاملاً یخ زده باشند.

زمین‌شناسان گمان می‌کنند زمین در گذشته از یک یا سه مرحله گلوله برفی گذشته است و میکروارگانیسم‌های دریایی احتمالاً حداقل در یکی از این دوره‌ها زنده مانده‌اند.

پارادایس گفت: “ما می‌دانیم كه زمین در دوره‌های گلوله برفی خود قابل سكونت بود، زیرا زندگی قبل از مرحله‌های گلوله برفی ما پدید آمد و مدتی از زندگی آن‌ها گذشته بود.” “اما همه زندگی ما در آن زمان در اقیانوسها وجود داشت. هیچ چیز بر روی سطح زمین وجود نداشت.”

در مطالعه جدید، پارادایس ​​و همكارانش می‌خواستند بدانند كه آیا مناطقی از زمین در سیارات گلوله برفی می‌توانند به دمای پایداری برسند یا خیر. آنها از یک برنامه رایانه‌ای برای شبیه‌سازی متغیرهای مختلف آب و هوایی در سیارات گلوله برفی مانند تنظیم شرایطی مانند میزان نور خورشید و پیکربندی قاره‌ها استفاده کردند.

این نمودار رابطه بین دی‌اکسیدکربن تولید شده توسط فعالیت آتشفشانی و دی‌اکسیدکربن بر اثر بارندگی و فرسایش در آب و هوای معتدل و برفی را نشان می‌دهد. اعتبار: AGU

یکی از متغیرهای موردنظر این تیم دی‌اکسیدکربن بود. دی‌اکسیدکربن گرما را به دام انداخته و سیاره را در محدوده آب و هوای معتدل قرار می‌دهد. بدون دی‌اکسید کربن، سیارات خنک می‌شوند و اقیانوس‌ها یخ می‌زنند.

 وقتی سطح دی‌اکسید‌کربن اتمسفر آنها به واسطه بارندگی و فرسایش پایین بیاید، سیارات تبدیل به گلوله برفی می‌شوند. آب دی‌اکسیدکربن را جذب کرده و آن را به اسید کربنیک تبدیل می‌کند که در هنگام فرسایش با سنگ‌های روی زمین واکنش نشان می‌دهد. این تعامل بیشتر اسید، کربن را تجزیه می‌کند. این ماده با مواد معدنی ترکیب شده و سپس به اقیانوس‌ها منتقل می‌شوند و در نهایت در بستر دریا ذخیره می‌شوند.

دانشمندان قبلاً تصور می‌کردند که حذف دی‌اکسیدکربن از اتمسفر سیاره در طی مراحل گلوله‌برفی متوقف شده است زیرا تمام آبهای سطحی آن یخ زده است. اما با کمال تعجب، مطالعه جدید نشان داد که برخی از سیارات گلوله برفی حتی پس از یخ‌زدگی همچنان به از دست دادن دی‌اکسیدکربن خود می‌پردازند. این بدان معنی است که سیارات باید برای جلوگیری از ادامه حذف دی‌اکسید‌کربن از اتمسفرشان، مقداری زمین غیریخ‌زده و بارندگی برای تامین آب داشته باشند.

برخی از سیارات گلوله برفی گرمتر که نویسندگان این مطالعه شبیه‌سازی کرده‌اند دارای مناطق به اندازه کافی گرم برای نگه داشتن آب مایع و زندگی هستند، حتی اگر اقیانوس‌آنها در استوا یخ زده باشد. آنها دریافتند كه مناطق مركزی قاره‌ها به دور از اقیانوس‌های یخ‌زده می‌توانند به دمای بالاتر از 10 درجه سانتیگراد (50 درجه فارنهایت) برسند. این دما بسیار گرمتر از کمترین درجه حرارت برای تولیدمثل است که دانشمندان تخمین می‌زنند منهای 20 درجه سانتیگراد یا (منهای 4 درجه فارنهایت) باشد.

نتایج همچنین حاکی از آن است که سیارات شبیه زمین می‌توانند در شرایط خاصی در حالت گلوله‌برفی گیر بیفتند. دانشمندان قبلاً تصور می‌كردند كه سیارات از طریق مرحله تدریجی آزادسازی دی‌اکسیدكربن توسط آتشفشانها، از مرحله گلوله‌برفی خارج می‌شوند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Study suggests frozen Earthlike planets could support life

by Abigail Eisenstadt, American Geophysical Union

https://phys.org/news/2019-07-frozen-earthlike-planets-life.html