Planeten die om hun as gekanteld zijn, zoals de aarde, zijn beter in staat om complex leven te ontwikkelen. Deze bevinding zal wetenschappers helpen de zoektocht naar meer geavanceerd leven op exoplaneten te verfijnen. Dit door NASA gefinancierde onderzoek wordt gepresenteerd op de Goldschmidt Geochemistry Conference.

Sinds de eerste ontdekking van exoplaneten (planeten die om verre sterren draaien) in 1992, wetenschappers zijn op zoek geweest naar werelden die leven zouden kunnen ondersteunen. Er wordt aangenomen dat om zelfs het basisleven in stand te houden, exoplaneten moeten zich op precies de juiste afstand van hun sterren bevinden om vloeibaar water te laten bestaan; de zogenaamde "Goldilocks-zone". Echter, voor een meer geavanceerd leven, andere factoren zijn ook belangrijk, met name atmosferische zuurstof.

Zuurstof speelt een cruciale rol bij de ademhaling, het chemische proces dat de stofwisseling van de meest complexe levende wezens aandrijft. Sommige basale levensvormen produceren zuurstof in kleine hoeveelheden, maar voor meer complexe levensvormen, zoals planten en dieren, zuurstof is cruciaal. De vroege aarde had weinig zuurstof, hoewel er basislevensvormen bestonden.

De wetenschappers produceerden een geavanceerd model van de omstandigheden die nodig zijn voor het leven op aarde om zuurstof te kunnen produceren. Met het model konden ze verschillende parameters invoeren, om te laten zien hoe veranderende omstandigheden op een planeet de hoeveelheid zuurstof die door fotosynthetisch leven wordt geproduceerd, kunnen veranderen.

Hoofdonderzoeker Stephanie Olson (Purdue University) zei:"Het model stelt ons in staat om zaken als daglengte, de hoeveelheid sfeer, of de verdeling van land om te zien hoe het mariene milieu en het zuurstofproducerende leven in de oceanen reageren."

De onderzoekers ontdekten dat toenemende daglengte, hogere oppervlaktedruk, en de opkomst van continenten beïnvloeden allemaal de oceaancirculatiepatronen en het bijbehorende transport van voedingsstoffen op manieren die de zuurstofproductie kunnen verhogen. Ze geloven dat deze relaties mogelijk hebben bijgedragen aan de zuurstofvoorziening van de aarde door de zuurstofoverdracht naar de atmosfeer te bevorderen naarmate de rotatie van de aarde is vertraagd, zijn continenten zijn gegroeid, en de oppervlaktedruk is in de loop van de tijd toegenomen.

"Het meest interessante resultaat kwam toen we 'orbitale obliquiteit' modelleerden - met andere woorden, hoe de planeet kantelt terwijl hij rond zijn ster cirkelt, " legde Megan Barnett uit, een afgestudeerde student van de University of Chicago die bij het onderzoek betrokken was. Zij ging door, "Meer kantelen verhoogde de productie van fotosynthetische zuurstof in de oceaan in ons model, onder meer door het verhogen van de efficiëntie waarmee biologische ingrediënten worden gerecycled. Het effect was vergelijkbaar met een verdubbeling van de hoeveelheid voedingsstoffen die het leven in stand houden."

De bol van de aarde kantelt om zijn as in een hoek van 23,5 graden. Dit geeft ons onze seizoenen, waarbij delen van de aarde in de zomer meer direct zonlicht ontvangen dan in de winter. Echter, niet alle planeten in ons zonnestelsel zijn gekanteld zoals de aarde:Uranus staat 98 graden gekanteld, terwijl Mercurius helemaal niet gekanteld is. "Ter vergelijking, de scheve toren van Pisa kantelt ongeveer 4 graden, dus planetaire kantelingen kunnen behoorlijk groot zijn, ' zei Barnett.

Dr. Olson vervolgde:"Er zijn verschillende factoren waarmee je rekening moet houden bij het zoeken naar leven op een andere planeet. De planeet moet op de juiste afstand van zijn ster staan ​​om vloeibaar water toe te laten en de chemische ingrediënten te hebben voor het ontstaan ​​van leven. Maar niet alle oceanen zullen wees geweldige gastheren voor het leven zoals we het kennen, en een nog kleinere subset zal geschikte habitats hebben om het leven te laten evolueren naar complexiteit op dierniveau. Kleine hellingen of extreme seizoensinvloeden op planeten met Uranus-achtige hellingen kunnen de proliferatie van leven beperken, maar een bescheiden kanteling van een planeet op zijn as kan de kans vergroten dat er zuurstofrijke atmosferen ontstaan ​​die als bakens van microbieel leven kunnen dienen en de stofwisseling van grote organismen van brandstof kunnen voorzien. Waar het op neerkomt, is dat werelden die bescheiden op hun assen zijn gekanteld, meer kans hebben om complex leven te ontwikkelen. Dit helpt ons de zoektocht naar complexe, misschien zelfs intelligent leven in het heelal."

Timoteüs Lyons, Distinguished Professor of Biogeochemistry in de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen aan de Universiteit van Californië, rivieroever, commentaar, "De eerste biologische productie van zuurstof op aarde en de eerste merkbare accumulatie ervan in de atmosfeer en oceanen zijn mijlpalen in de geschiedenis van het leven op aarde. Studies van de aarde leren ons dat zuurstof een van onze belangrijkste biosignaturen kan zijn in de zoektocht naar leven op aarde. verre exoplaneten. Door voort te bouwen op de lessen die de aarde heeft geleerd via numerieke simulaties, Olson en collega's hebben een kritisch scala aan planetaire mogelijkheden onderzocht die breder zijn dan die welke in de geschiedenis van de aarde zijn waargenomen. belangrijk, dit werk laat zien hoe sleutelfactoren, inclusief de seizoensgebondenheid van een planeet, de mogelijkheid om zuurstof te vinden die afkomstig is van leven buiten ons zonnestelsel zou kunnen vergroten of verkleinen. Deze resultaten zullen zeker helpen bij onze zoektocht naar dat leven."

Professor Lyons was niet betrokken bij dit werk.