Turkuaz renginde gösterilen kıta sahanlıkları, kıtaların ayrışmasından dolayı besin açısından zengindir. Kredi bilgileri: coastwiki.org

Dünyanın yaklaşık %29’u kara ve %71’i okyanuslardır. Yaşanabilirlik için bu karışım ne kadar önemli? Bize dış gezegen yaşanabilirliği hakkında ne söylüyor?

Dünya üzerinde yaşamın tutunamayacağı çok az yer vardır. Gezegenimizin genel yaşanabilirliğine birçok faktör katkıda bulunur: bol miktarda sıvı su, levha tektoniği, kütle bileşimi, güneşe yakınlık, manyetosfer, vb.

Okyanusların karaya oranı nasıl bir rol oynar?

Kanıta dayalı olmasına rağmen, yaşanabilirlik anlayışımız bu noktada oldukça kaba. Potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegenleri bulmak için yıldızların etrafındaki yaşanabilir bölgeye güveniyoruz. Bu, çok uzaklardan tespit edilmesi kolay bir faktör ve gezegenlerdeki sıvı su potansiyeline dayanıyor.

Hâlâ yaşanabilirliğin daha büyük, daha ayrıntılı bir resmini çiziyoruz ve levha tektoniği, yığın bileşimi, manyetosfer, atmosferik bileşim ve basınç ve diğer faktörlerin yaşanabilirlikte rol oynadığını biliyoruz. Peki ya bir gezegenin okyanusların karaya oranı?

Yeni bir çalışma bu oranı ayrıntılı olarak inceliyor. Makale dergiye gönderildi Astrobiyoloji ve ön baskı sitesinde mevcuttur arXiv. Henüz akran değerlendirmesinden geçmedi.

Yazarlar Dennis Höning ve Tilman Spohn’dur. Höning, Almanya’daki Potsdam İklim Etkisi Araştırma Enstitüsü’ndendir ve burada gezegen fiziği ile Dünya Sistemi bilimleri arasındaki arayüze odaklanmaktadır. Spohn, İsviçre’nin Bern kentindeki Uluslararası Uzay Bilimleri Enstitüsü’nün İcra Direktörüdür. Spohn aynı zamanda InSight iniş aracının “köstebek” aleti Isı Akışı ve Fiziksel Özellikler Paketi’nin (HP3.) baş araştırmacısıydı.

Yaşanabilir bir gezegen için karaya çıkacak en iyi okyanus karışımı nedir?

Dünyanın mantosu konvektiftir ve kıtalar bir battaniye gibi davranarak Dünya’nın ısıyı tutmasına yardımcı olur. Zamanla, bozunurken ısı üreten radyoaktif elementler, yukarı doğru hareket ederek kabuğa ulaştıkça mantoda tükenir. Kredi bilgileri: Wikimedia Commons

Levha tektoniği ve ilgili faktörler sorunun kökündedir. Levha tektoniği, kıtasal levhaların mantonun üzerinde ilerlerken Dünya yüzeyindeki hareketidir. Levha tektoniği hala aktif bir araştırma alanı ve tüm öğrendiklerimize rağmen bilim adamlarının hala bilmediği çok şey var.

Plaka tektoniğindeki kritik faktörlerden biri “taşıyıcı bant” ilkesidir. Plakalar, yakınsayan plaka sınırlarında mantoya geri daldıkça, deniz tabanı yayılması adı verilen farklı sınırlarda yeni okyanus kabuğunun yaratıldığını söylüyor. Sonuç, Dünya’nın kara-okyanus oranının tutarlı kalmasıdır.

Bu oranın tutarlı kalmasıyla, diğer faktörler de tutarlı kalır. Ve eğer bu faktörler biyosferi teşvik ediyorsa, bu yaşanabilirlik için iyidir. Bu şeylerden biri de besinlerdir.

Maruz kalan arazi, besin maddelerini dünya çapında hareket ettiren hava koşullarına tabidir. Dünyanın kıta sahanlıkları biyolojik olarak zengin alanlardır. Bunun bir nedeni, kıtalardan akan tüm besin maddelerinin raflarda bitmesidir. Kıtalar ve sahanlıkları, Dünya’nın biyokütlesinin çoğunu içerirken, derin okyanusta çok daha az var.

Isı, levha tektoniğinde ve yaşanabilirlikte başka bir faktördür. Kıtalar, manto üzerinde bir örtü görevi görerek Dünya’nın sıcaklığını korumasına yardımcı olur. Ancak bu örtü etkisi, mantodaki radyoaktif elementlerin tükenmesiyle hafifletilir. Mantodaki uranyum gibi elementlerin radyoaktif bozunması, kıtaların örtü etkisi tarafından hapsedilen ısı yaratır. Aynı zamanda, tektonik yoluyla kabuğun yenilenmesi, bu elementlerin daha fazlasını, ısılarının daha verimli bir şekilde atıldığı kabuğa getirir.

Dünyanın karbon döngüsü de yaşamı sürdürmek için kritik öneme sahiptir. Bu döngü, levha tektoniğinden ve ayrıca kara-okyanus oranından etkilenir. Kıtaların ayrışması, volkanlar tarafından mantodan yayılan karbon ile kabaca dengede olan karbonu atmosferden uzaklaştırır.

Sonra mantodaki su içeriği var. Mantodaki daha fazla su, mantonun akışa karşı direnç olarak tanımlanan viskozitesini düşürür. Manto su içeriği, manto sıcaklığına sahip bir geri besleme döngüsünün parçasıdır. Mantoya daha fazla su girdikçe daha kolay akar. Bu, mantodan daha fazla ısı salan konveksiyonu artırır.

Yaşanabilir bir gezegen için karaya çıkacak en iyi okyanus karışımı nedir?

Makaleden alınan bu şekil, kıta örtüsünü (yeşil), manto suyu konsantrasyonunu (mavi) ve manto sıcaklığını (kırmızı) birbirine bağlayan geri bildirim döngülerini göstermektedir. Kredi bilgileri: Höning ve Spohn, 2022

Belgede açıklandığı gibi, tüm bu faktörler genellikle geri bildirim döngülerinde ilişkilidir.

Tüm bu faktörler ve diğerleri, sağlam yaşanabilirlik oluşturmak için Dünya’da birleşir. Eğer Dünya’nın kara-su oranı daha fazla karaya doğru eğimli olsaydı, o zaman iklim çok daha kuru olurdu ve kıtaların büyük bir kısmı soğuk, kuru çöller olabilir ve biyosfer, oksijen açısından zengin bir atmosfer oluşturacak kadar büyük olmayabilir.

Tersine, çok daha fazla su olsaydı, kıta ayrışmasından kaynaklanan besin eksikliği olabilir. Bu besin eksikliği, karmaşık yaşam ve daha zengin bir biyosfer için gerekli olan oksijen açısından zengin atmosferi üretmek için gereken yeterince büyük bir biyosferi de yasaklar.

Dünyanın tektoniğinde olağanüstü miktarda ayrıntı var ve hepsini modellemek imkansız. Özellikle de bilim adamları pek çok ayrıntı üzerinde fikir birliğine varamadıkları için. Çoğu araştırmacıdan gizlenmiştir. Henüz kesin sonuçlara varmak için yeterli kanıtları yok.

Bu çalışma, gezegenlerin nasıl farklı kara-okyanus oranlarına sahip olduğunu anlamak için bilimsel modellemeye dayanıyordu. Höning ve Spohn, kara-okyanus oranını oluşturan üç ana süreci modelledi: kıtasal kabuğun büyümesi, yüzeydeki ve üzerindeki rezervuarlar (okyanuslar, atmosfer) ile manto arasındaki su değişimi ve manto konveksiyonu ile soğutma.

Kağıttan:

“Bu süreçler, manto konveksiyonu ve levha tektoniği ile aşağıdakilerle bağlantılıdır:

Yaşanabilir bir gezegen için karaya çıkacak en iyi okyanus karışımı nedir?

Yazarlar makalelerinde gezegenlerin yaşanabilirliğini karaların okyanuslara oranına göre değerlendirdiler. Çoğunlukla kara gezegeni olan Dünya’yı, çoğunlukla okyanus gezegeniyle karşılaştırdılar. Kredi: Europlanet 2024 RI/T. Roger

  • yitim zonu ile ilgili erime ve volkanizma ve kıtaların büyümesini yöneten kıtasal erozyon
  • manto suyunun volkanizma yoluyla gazdan arındırılması ve su bütçesini yöneten yitim yoluyla yeniden gazlanması
  • termal evrimi yöneten manto konveksiyonu yoluyla ısı transferi.”

Yazarlar bir temel sonuca vardılar. “… kıta örtüsünün Dünya benzeri gezegenlere yayılması, kıtasal büyümedeki olumlu ve olumsuz geri bildirimin gücü ve kıtasal kabuğun büyümesi üzerine termal örtü ile radyoaktif izotopların tükenmesi arasındaki ilişki tarafından belirlenir” diye yazıyorlar. “Bu parametre değerlerindeki belirsizlik, modeldeki ana belirsizliği temsil ediyor.”

Bu geri bildirim döngüleri, tektonik aktiviteye ve suya sahip herhangi bir gezegende mevcut olacaktır. Bu döngülerin göreceli gücünü ölçmek zordur. Ötegezegen popülasyonu boyunca oyunda muhtemelen şaşırtıcı sayıda faktör vardır.

Hiçbir araştırmacı her bir faktörü tek tek modelleyemez, ancak bu araştırma, tüm faktörler arasındaki geri bildirim döngülerine ve bunların olumlu ya da olumsuz olup olmadığına bağlıdır. Güçlü olumsuz geri bildirim “…başlangıç ​​koşullarından ve gezegenin erken tarihinden büyük ölçüde bağımsız bir evrime yol açacaktır, bu da kıta yüzey alanının tek bir istikrarlı günümüz değeri anlamına gelecektir” sonucuna varıyorlar.

Ancak güçlü olumlu geri bildirim döngüleri farklı sonuçlar doğurur. “Bununla birlikte, güçlü olumlu geribildirim için, evrimin sonucu, başlangıç ​​koşullarına ve erken tarihe bağlı olarak oldukça farklı olabilir” diye yazıyorlar.

Soru şu ki, bu aynı geri bildirim döngüleri dış gezegenleri şekillendiriyor mu? Plaka tektoniğine sahip ötegezegenler de kara ve okyanus kapsamı arasında bir dengeye ulaşabilir mi? Kabaca Dünya büyüklüğünde ve benzer bir ısı bütçesine sahip bir gezegen, yaşam sağlayan kararlılığıyla Dünya’ya benzer mi?

Her şeyden önce araştırma, kara gezegenlerinin ve okyanus gezegenlerinin her ikisinin de mümkün olduğunu gösteriyor ki bu sürpriz olmamalı. Ve tabii ki Dünya gibi karışık gezegenlerin mümkün olduğunu biliyoruz.

Daha önceki bir yazıda Dünyanın Fiziği ve Gezegenin İç Mekanları, aynı yazar çifti, kara gezegenlerinin en olası sonuç olduğu sonucuna vardı. Bir sonraki en olası sonuç okyanus gezegenleridir.

Yazarlar, elbette tüm bu çalışmalarda belirsizlikler olduğuna ve veri eksikliği olduğuna dikkat çekiyor. Yine de, çalışmaları gezegenlerde farklı kara ve okyanus oranları yaratan mekanizmalara ışık tutuyor. “Tartışmamız, geri bildirim süreçlerinin daha iyi niteliksel olarak anlaşılmasını sağlamayı amaçlıyor; niceliksel farklılıkların ayrıntılı bir şekilde anlaşılması için eksik veri olduğunu kabul ediyoruz” diye yazıyorlar.

Diğer araştırmacılar da bu konuyu ele aldılar. 2015 yılında yapılan bir çalışma, Samanyolu’ndaki en yaygın yıldız türü olan M-cücelerin etrafındaki gezegenlere ve muhtemelen en fazla dış gezegen bulma olasılığımıza baktı. Yazarlar, bu çalışma “… ortaya çıkan kara alanının benzer bir iki modlu dağılımını, çoğu gezegenin yüzeyinin tamamen suyla kaplı olduğunu veya Dünya’dan önemli ölçüde daha az yüzey suyuna sahip olduğunu” buldu. Ancak bu çalışma, diğer faktörlere baktı ve yalnızca kıtasal büyümeye odaklanmadı.

Bu çalışma Dünya için ne anlama geliyor? Başlıktaki soruya nasıl cevap verebiliriz: “Yaşanabilir Bir Gezegen İçin Karaya Çıkarılacak En İyi Okyanus Karışımı Nedir?”

Kulağa ne kadar insan merkezli veya terasantrik gelse de, cevap üzerinde yaşıyor olabiliriz.

Daha fazla bilgi:
Dennis Höning ve diğerleri, Dünya Benzeri Gezegenlerde Arazi Kesiti Çeşitliliği ve Yaşanabilirlik Açısından Etkileri, arXiv (2022). DOI: 10.48550/arxiv.2211.09473

Dennis Höning ve diğerleri, Kıtasal büyüme ve manto hidrasyonu, Dünya’nın termal evriminde iç içe geçmiş geri bildirim döngüleri olarak, Dünyanın Fiziği ve Gezegenin İç Mekanları (2016). DOI: 10.1016/j.pepi.2016.03.010

Universe Today tarafından sağlandı


Alıntı: Yaşanabilir bir gezegen için karaya çıkacak en iyi okyanus karışımı nedir? (2022, 25 Kasım) 26 Kasım 2022’de https://phys.org/news/2022-11-oceans-habitable-planet.html adresinden alındı.

Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.



uzay-1