잠재적으로 거주 가능한 태양계 행성을 찾을 때 과학자들은 생명체가 존재하는 지구 (즉, 지구)가 하나뿐이라는 사실에 의해 다소 제약을받습니다. 이런 이유로 과학자들은 지구의 지구 (즉, 바위가 많은), 별의 거주 가능 지역 내에서 궤도를 돌고 우리가 알고있는 삶에 필수적인 대기 이산화탄소와 같은 생체 특징의 징후를 보이는 행성을 찾습니다.
지구상의 화산 활동의 결과 인이 가스는 온실 효과를 통해 표면 열을 증가시키고 자연 과정을 통해 지하와 대기 사이의주기를 증가시킵니다. 이러한 이유로 과학자들은 오랫동안 판 구조론이 거주성에 필수적이라고 믿었습니다. 그러나 펜실베이니아 주립 대학의 한 팀의 새로운 연구에 따르면, 그렇지 않을 수도 있습니다.
"지구 크기의 정체 된 뚜껑 행성의 탄소 순환 및 거주 능력"이라는 제목의 연구는 최근 과학 저널에 발표되었습니다. 천문학. 이 연구는 펜실베이니아 주립대 학교 지구과학과의 조교수 인 브래드 포드 J. 폴리와 앤드류 J. 스미에 의해 수행되었습니다.
지구상에서 화산은 판 구조론의 결과이며 두 판이 충돌하는 곳에서 발생합니다. 이로 인해 한 판이 다른 판 아래로 밀려 들어가서 지하로 깊숙이 들어가게됩니다. 이 섭입은 조밀 한 맨틀을 부력 마그마로 바꿉니다. 부력 마그마는 지각을 통해 지표면으로 올라가 화산을 만듭니다. 이 과정은 또한 탄소를 맨틀로 밀어 넣어 탄소 순환을 도울 수 있습니다.
판 구조론과 화산은 지구상에서 액체 물을 유지하기에 충분한 열을 가지고 있었기 때문에 지구에서 생명체의 출현의 중심이었던 것으로 생각됩니다. 이 이론을 테스트하기 위해 Foley 교수와 Smye 교수는 판 구조론없이 지구와 같은 행성이 얼마나 거주 할 수 있는지 결정하는 모델을 만들었습니다.
이 모델은 열 발생, 표면 생산 및 CO를 고려했습니다.2 바위 같은 지구 크기의 정체 된 뚜껑 행성의 거주 성을 제한하기 위해 자전거 타기. 이들은 지각이 별개의 조각이 아닌 맨틀에 떠있는 하나의 거대한 구형 판으로 구성된 행성입니다. 지구 이외의 행성은 아직 지각판을 가지고 있지 않은 것으로 판명 되었기 때문에, 그러한 행성은 판 구조론을 경험하는 행성보다 훨씬 일반적이라고 생각된다. Foley 교수는 Penn State News 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“Volcanism은 가스를 대기 중으로 방출 한 다음 풍화를 통해 이산화탄소를 대기에서 끌어 내고 지표 암과 퇴적물로 격리시킵니다. 이 두 과정의 균형을 잡으면 대기 중 이산화탄소가 일정한 수준으로 유지되는데, 이는 기후가 온난하고 생활에 적합한 지 여부에 매우 중요합니다.”
본질적으로 그들의 모델은 지구가 형성 될 때 존재하는 열량과 열 생성 요소 (일명 초기 열 예산)에 기초하여 정체 된 뚜껑 행성의 기후가 얼마나 많은 열을 유지할 수 있는지를 고려했습니다. 지구상에서이 원소들은 우라늄을 포함하는데, 우라늄은 붕괴 될 때 토륨과 열을 생성하고, 그 후 분해되어 칼륨과 열을 생성합니다.
행성의 크기와 화학적 구성을 변화시킨 수백 건의 시뮬레이션을 실행 한 후, 정체 된 뚜껑 행성은 액체 물이 수십억 년 동안 표면에 존재할 수있을 정도로 충분히 따뜻한 온도를 유지할 수 있음을 발견했습니다. 극단적 인 경우에, 그들은 지구의 거의 나이 인 최대 40 억 년 동안 생명 유지 온도를 유지할 수있었습니다.
Smye가 지적했듯이 이것은 부분적으로 판 구조론이 화산 활동에 항상 필요한 것은 아니라는 사실 때문입니다.
“정체 된 뚜껑 행성에는 여전히 화산 활동이 있지만, 사이클링이 많지 않기 때문에 판 구조론이있는 행성보다 수명이 훨씬 짧습니다. 화산은 시간이 지남에 따라 케이크 층처럼 묻히는 연속적인 용암 흐름을 초래합니다. 바위와 퇴적물은 매장 될수록 더 깊어집니다.”
연구원들은 판 구조론이 없다면 정체 된 뚜껑 행성은 가스가 바위에서 빠져 나와 표면으로 갈 수있는 가스 제거를 경험하기에 충분한 열과 압력을 여전히 가질 수 있음을 발견했습니다. 스미 (Smye)는 지구에서 섭입 결함 구역의 물에서도 동일한 과정이 발생한다고 Smye는 말했다. 이 과정은 지구에 존재하는 열 생성 요소의 양에 따라 증가합니다. 폴리가 설명했듯이 :
"지구는 지구가 얼지 않게하기에 충분한 이산화탄소를 방출하는 스위트 스팟 범위가 있지만 풍화가 이산화탄소를 대기에서 끌어내어 기후를 온화하게 유지할 수는 없습니다."
연구자들의 모델에 따르면, 열을 생성하는 요소의 존재와 양은 지구가 생명을 유지할 수있는 잠재력을 나타내는 훨씬 더 좋은 지표라고합니다. 그들의 시뮬레이션을 바탕으로, 행성의 초기 구성이나 크기는 거주 가능하게 될지 여부를 결정하는 데 매우 중요하다는 것을 발견했습니다. 또는 그들이 넣을 때, 행성의 잠재적 거주 성은 태어날 때 결정됩니다.
정체 된 뚜껑 행성이 여전히 생명을 지탱할 수 있음을 증명함으로써,이 연구는 과학자들이 잠재적으로 거주 할 수 있다고 생각하는 범위를 크게 확장시킬 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)이 2021 년에 배치되면 정체 된 뚜껑 행성의 대기를 조사하여 생체 서명 (예 : CO)을 확인합니다.2)는 주요 과학 목표가 될 것입니다.
더 많은 세상이 생명을 유지할 수 있다는 것을 아는 것은 우리의 삶에서 외계 생명체의 증거를 발견하기를 희망하는 사람들에게는 확실히 희소식입니다.
