Er zijn misschien meer bewoonbare planeten in het universum dan we eerder dachten, volgens geowetenschappers van Penn State, die suggereren dat platentektoniek - waarvan lang werd aangenomen dat het een vereiste was voor geschikte levensomstandigheden - in feite niet nodig is.

Bij het zoeken naar bewoonbare planeten of leven op andere planeten, wetenschappers zoeken naar biosignaturen van atmosferische koolstofdioxide. Op aarde, atmosferische kooldioxide verhoogt de oppervlaktewarmte door het broeikaseffect. Koolstof kringelt ook via natuurlijke processen naar de ondergrond en terug naar de atmosfeer.

"Vulkanisme laat gassen vrij in de atmosfeer, en dan door verwering, koolstofdioxide wordt uit de atmosfeer gehaald en opgeslagen in oppervlaktegesteenten en sediment, " zei Bradford Foley, assistent-professor geowetenschappen. "Door die twee processen in evenwicht te houden, blijft koolstofdioxide op een bepaald niveau in de atmosfeer, wat echt belangrijk is om te bepalen of het klimaat gematigd en geschikt voor het leven blijft."

De meeste vulkanen op aarde bevinden zich op de grens van tektonische platen, dat is een van de redenen waarom wetenschappers geloofden dat ze nodig waren voor het leven. subductie, waarbij een plaat door een botsende plaat dieper de ondergrond in wordt geduwd, kan ook helpen bij koolstofcycli door koolstof in de mantel te duwen.

Planeten zonder tektonische platen staan ​​bekend als stagnerende dekselplaneten. Op deze planeten, de korst is één reus, bolvormige plaat drijvend op mantel, in plaats van losse stukken. Men denkt dat deze meer wijdverspreid zijn dan planeten met platentektoniek. In feite, De aarde is de enige planeet met bevestigde tektonische platen.

Foley en Andrew Smye, assistent-professor geowetenschappen, creëerde een computermodel van de levenscyclus van een planeet. Ze keken hoeveel warmte het klimaat kon vasthouden op basis van het aanvankelijke warmtebudget, of de hoeveelheid warmte en warmteproducerende elementen die aanwezig zijn wanneer een planeet wordt gevormd. Sommige elementen produceren warmte wanneer ze vergaan. Op aarde, rottend uranium produceert thorium en warmte, en rottend thorium produceert kalium en warmte.

Na honderden simulaties te hebben uitgevoerd om de grootte en chemische samenstelling van een planeet te variëren, de onderzoekers ontdekten dat stilstaande dekselplaneten miljarden jaren de omstandigheden voor vloeibaar water kunnen ondersteunen. In het hoogste uiterste, ze kunnen het leven tot 4 miljard jaar in stand houden, ongeveer de levensduur van de aarde tot nu toe.

"Je hebt nog steeds vulkanisme op stilstaande dekselplaneten, maar het leeft veel korter dan op planeten met platentektoniek omdat er niet zo veel gefietst wordt, " zei Smye. "Vulkanen resulteren in een opeenvolging van lavastromen, die in de loop van de tijd als cakelagen worden begraven. Rotsen en sediment warmen meer op naarmate ze dieper worden begraven."

De onderzoekers ontdekten dat bij voldoende hoge hitte en druk, kooldioxidegas kan ontsnappen uit rotsen en zijn weg naar de oppervlakte vinden, een proces dat bekend staat als ontgassen. Op aarde, Smye zei, hetzelfde proces vindt plaats met water in subductiefoutzones.

Dit ontgassingsproces neemt toe op basis van welke soorten en hoeveelheden warmteproducerende elementen tot op een bepaald punt in een planeet aanwezig zijn, zei Foley.

"Er is een sweet spot-bereik waar een planeet genoeg koolstofdioxide afgeeft om te voorkomen dat de planeet bevriest, maar niet zozeer dat de verwering geen kooldioxide uit de atmosfeer kan halen en het klimaat gematigd kan houden, " hij zei.

Volgens het model van de onderzoekers de aanwezigheid en hoeveelheid warmteproducerende elementen waren veel betere indicatoren voor het potentieel van een planeet om het leven in stand te houden.

"Een interessant uitgangspunt van deze studie is dat de initiële samenstelling of grootte van een planeet belangrijk is bij het bepalen van het traject voor bewoonbaarheid, ' zei Smye. 'Het toekomstige lot van een planeet staat vanaf het begin vast.'

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het huidige nummer van Astrobiologie .