Exoplanetele au nevoie de lucruri potrivite pentru a fi locuibile

SAN FRANCISCO — Pentru unele exoplanete, doar a fi în zona Goldilocks nu este suficient. Planetele trebuie să fie alcătuite din lucrurile potrivite pentru a deveni un leagăn al vieții, sugerează o nouă cercetare.

Planetele compuse din anumite cocktail-uri de elemente nu pot găzdui o reciclare continuă a plăcilor tectonice asemănătoare Pământului, indică noile simulări ale interioarelor exoplanetelor. Măsurarea compoziției stelelor ar putea ajuta astronomii să restrângă lista planetelor potențial locuibile, a spus Cayman Unterborn, care a prezentat lucrarea pe 18 decembrie la întâlnirea de toamnă a Uniunii Geofizice Americane.

„Acesta este un nou mod de a gândi – astronomii nu gândesc în termeni geologici”, a spus Unterborn, un om de știință planetar extrasolar la Universitatea de Stat din Ohio. Vânătorii de exoplanete tratează în prezent o exoplanetă ca fiind potențial locuibilă dacă aceasta cade la distanța potrivită de la soare pentru ca apa să existe sub formă lichidă.

„Când vorbim despre planete locuibile, s-ar putea să nu fie înțelept să spunem doar zona Goldilocks – poate exista și o compoziție Goldilocks”, a spus Unterborn.

Suprafața Pământului este împărțită într-un puzzle de plăci rigide mobile. Când două plăci se ciocnesc, una se poate scufunda sub cealaltă și în jos în manta. Această subducție ajută la reglarea nivelului de dioxid de carbon din atmosferă. Fără plăci tectonice, CO₂ de la erupțiile vulcanice s-ar acumula necontrolat și s-ar găti planeta, ca pe Venus.

O placă descendentă este inițial prea ușoară pentru a se scufunda complet în manta. Pe măsură ce presiunile cresc în timpul coborârii, totuși, atomii din placă suferă o reorganizare care face placa mai densă. Această schimbare de fază, la aproximativ 40 de kilometri sub pământ, permite plăcii să se scufunde mai adânc în manta. Fără această schimbare de fază, placa care se scufundă s-ar bloca și ar opri tectonica plăcilor.

Proprietățile schimbării de fază depind de compoziția planetei. În prezent, astronomii nu pot măsura compozițiile exoplanetelor, dar pot măsura pentru stele. Deoarece stelele împărtășesc compoziții foarte asemănătoare cu planetele lor, Unterborn și colegii pot folosi datele de la o stea pentru a estima amestecul elementar al planetei.

Elementele cheie pentru planetele stâncoase includ magneziu și siliciu. Împreună, aceste elemente asigură aproximativ 29% din masa Pământului. Amestecul celor două este critic pentru care se formează minerale. Simulând dinamica exoplanetelor cu diferite compoziții, Unterborn și colegii săi au descoperit că planetele bogate în siliciu, cu un raport magneziu-siliciu cu aproximativ 40% mai mic decât cel al Pământului, nu pot suporta tectonica plăcilor. Plăcile care se scufundă de pe aceste planete suferă încă schimbări de fază, dar nu ar deveni niciodată mai dense decât materialul din jur. Echipa calculează acum ce gamă exactă de stele nu poate avea exoplanete active din punct de vedere tectonic.

Nici măcar amestecul adecvat de elemente nu garantează tectonica plăcilor. Dintre cele patru planete stâncoase ale sistemului nostru solar, numai Pământul este cunoscut că are în prezent tectonica plăcilor. Descoperirile oferă o modalitate de a trece exoplanete de pe lista potențial locuibilă, nu de a le pune pe listă în primul rând, a spus Unterborn.

Noua lucrare este un pas în „direcția corectă”, a spus omul de știință planetar Lindy Elkins-Tanton de la Universitatea de Stat din Arizona din Tempe. Dar confirmarea rezultatelor va fi dificilă, a avertizat ea. „Este aproape imposibil pentru noi să detectăm dacă exoplanetele au plăci tectonice”, a spus ea. „Nu se va întâmpla în următoarele două decenii. Nici măcar nu putem spune dacă Venus are plăci tectonice și este chiar alături.”