Okyanus tuzluluğu Dünya’nın iklimini etkiliyor; peki ya dış gezegenlerde?

Dünya’nın okyanus tuzluluğu ile iklimi arasında bir bağlantı vardır. Tuzluluk, güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönen herhangi bir Dünya benzeri gezegenin iklimi üzerinde dramatik bir etkiye sahip olabilir. Peki ya M-cücelerinin etrafındaki dış gezegenler?

Her gezegenin ölçülebilir bir albedo’su, yani uzaya yansıttığı yıldız ışığının yüzdesi vardır. 0’dan, yani hiç ışık yansıtmayan siyah bir nesneden, 1.00’a kadar, yani tüm ışığı yansıtan bir nesneye kadar bir ölçekte ölçülür. Daha yüksek bir albedo daha fazla yıldız ışığını yansıttığı için, nesnenin iklimi üzerinde soğutucu bir etkiye sahiptir.

Güneş sistemimizde Satürn’ün uydusu Enceladus en yüksek albedoya sahiptir. Enceladus, kendisine ulaşan güneş ışığının çoğunu yansıtan parlak, yansıtıcı buzla kaplıdır. (Albedo için farklı ölçümler olduğunu ve bunların oldukça farklı olabileceğini ve bu da bazı karışıklıklara yol açabileceğini unutmayın.)

Merkür, çoğunlukla koyu renkli kayalarla kaplı olduğu için en düşük albedoya sahiptir. (Kuyruklu yıldızlar gibi cisimlerin albedoları daha da düşük olabilir.)

Dünya’nın albedosu yaklaşık 0,3’tür ve bu büyük ölçüde gezegenimizin bulutlu atmosferinden kaynaklanır. Antarktika, Grönland ve Arktika’daki mevsimsel paket buz da buna katkıda bulunur. Dünya’nın albedosu, buz genişledikçe ve geri çekildikçe mevsimler boyunca değişir. Kısacası, Dünya’nın albedosu gezegenin iklimini düzenlemeye yardımcı olur.

Okyanusun tuzluluk seviyeleri deniz buzunun ne kadar oluştuğunu ve dolayısıyla Dünya’nın albedosunu etkiler. Ne kadar fazla tuz varsa, donma noktası o kadar düşer ve buzun oluşması zorlaşır. Daha yüksek tuzluluk daha az buz anlamına gelir, bu da albedonun daha düşük olduğu ve uzaya daha az güneş ışığının yansıdığı anlamına gelir.

Peki okyanus tuzluluğu güneşimizden farklı yıldızların yörüngesinde dönen dış gezegenleri nasıl etkiler? İşte soru bu. yeni araştırma gönderildi arXiv “M Cüce Gezegen Dışındaki Okyanus Tuzluluğunun İklimsel Etkileri” başlıklı ön baskı sunucusu. Baş yazar, Purdue Üniversitesi’ndeki Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimi Bölümü’nden Kyle Batra’dır. Batra ayrıca NASA Okyanus Dünyaları Ağı Dış-Okyanusbilim Ekibi’nin bir üyesidir.

M Cüceleri kırmızı cüceler olarak da adlandırılır ve ışıkları Güneş’inkinden farklıdır. Okyanus tuzluluğu ve Dünya iklimi üzerindeki genel etkisi hakkında çok sayıda araştırma yapılmıştır. Yazarlara göre, kırmızı cüce dış gezegenler söz konusu olduğunda araştırma eksiktir. “Ancak, okyanus bileşiminin farklı koşullar altında, örneğin farklı yıldız türlerinin etrafında veya yaşanabilir bölge içindeki farklı konumlarda iklimi nasıl etkilediği araştırılmamıştır,” diye yazıyor yazarlar.

M cüce dış gezegenler, dış gezegenlerin ve potansiyel yaşanabilirliklerinin incelenmesi söz konusu olduğunda özellikle önemlidir. M cüceleri, son derece uzun, istikrarlı yaşam sürelerine sahip düşük kütleli yıldızlardır. Bu, potansiyel yaşanabilirlik açısından bir avantajdır. M cüceleri ayrıca en bol bulunan yıldız türüdür, bu nedenle mantık, en kayalık gezegenlere ev sahipliği yaptıklarını söyler ve gözlemler bize az sayıda gaz devi barındırdıklarını gösterir.

Araştırmacılar, modellerinde bir yıldızın ömrü boyunca yıldızlaşmanın nasıl değiştiği de dahil olmak üzere birkaç temel değişkenle çalıştılar.

Araştırmacılar, M cücelerinin ve güneşimiz gibi G tipi yıldızların okyanus tuzluluğuna nasıl tepki verdiğini araştırmak için bir okyanus-atmosfer genel dolaşım modeli (GCM) kullandılar. Sonuçlar, güneşimiz gibi yıldızların okyanus tuzluluğundaki değişikliklere daha dramatik tepki verdiğini gösteriyor. “Modelimizde okyanus tuzluluğunu 20 ila 100 g/kg artırmanın G-yıldız gezegenlerinde doğrusal olmayan buz azalmasına ve ısınmaya yol açtığını, bazen farklı iklim durumlarına ani geçişlere neden olduğunu görüyoruz,” diye yazıyorlar.

Tıpkı gerçek Dünya’da olduğu gibi, G tipi yıldız simülasyonları deniz buzunun yüksek enlemlerle sınırlı olduğunu ve tuzluluk arttıkça kapsamının azaldığını gösterdi. Kapsama, kg başına 35 gram tuzda %19,5’ten kg başına 100 gramda %3,5’e düştü. Bu keskin bir geçiş.

M cücelerinde geçişler daha az aniydi. “Aksine, M cüce gezegenlerindeki deniz buzu artan tuzluluğa daha kademeli ve doğrusal tepki verir,” diye yazıyorlar.

Araştırmacılar ayrıca tuzluluk ve buz örtüsünün yüzey sıcaklıklarını nasıl etkilediğini belirlediler. Dünya’da, tuzluluk 35’ten 100 gram/kg’a çıktıkça ortalama yüzey sıcaklığı 8°C’den 14°C’ye yükseldi. M-cüce gezegenler yüzey sıcaklığında benzer bir artış göstermedi.

“Ayrıca, M-cüce gezegenlerdeki deniz buzlarındaki azalmaya, G-yıldızlı gezegenlerdeki gibi önemli bir yüzey ısınması eşlik etmiyor” diye açıklıyorlar.

M-cüceleri etrafındaki yaşanabilir bölgelerdeki gezegenler başka bir özelliği paylaşır. Bir M-cücesi etrafındaki yaşanabilir bölge, güneş benzeri bir yıldızın etrafındakinden çok daha yakın olduğundan, gezegenlerin çoğunun gelgitsel olarak kilitlenmesi beklenir. Bu, iklimleriyle ilgili her şeyi etkiler.

Yazarlar, “Bu senaryoda deniz buzunun, Dünya benzeri dönüş içeren simülasyonlarımıza göre gezegensel albedo ile daha az bağlantısı var çünkü gece tarafındaki buz gelen radyasyonla etkileşime girmeyecek” şeklinde açıklıyor.

Gelgitsel olarak kilitlenmiş bir senaryoda, okyanus ve atmosfer karışımı daha dinamik değişkenlere sahiptir. Araştırmacılar, “Farklı rotasyon ve sirkülasyon rejimleri altında, iklimin tuzluluğa duyarlılığı bu nedenle farklılık gösterebilir” diye açıklıyor. Bu senaryoları araştırmayı gelecekteki araştırmalara bırakıyorlar.

Bu sonuçlar çok ilginç, ancak ne yazık ki, bunları gözlemlere karşı test etme fırsatı yakın zamanda ortaya çıkmayacak çünkü okyanus tuzluluğunu uzaktan bile hissedemiyoruz. Aslında, okyanusları olan dış gezegenlere benzeyen şeylerin gerçekten okyanuslara sahip olduğundan bile emin değiliz. Ancak en azından bu çalışma, okyanus tuzluluğunun galaksinin M-cücelerinin yörüngesinde dönen bol miktarda kayalık gezegen üzerinde nasıl bir etkisi olabileceğini gösteriyor.

“Bu, M-cüce gezegenlerin iklimlerini ve yaşanabilirliğini anlamak için G-yıldız gezegenlerine kıyasla, okyanus dışı tuzlulukla ilgili belirsizliklerin daha az endişe verici olduğunu gösteren cesaret verici bir sonuçtur,” diye sonuca varıyorlar.