Onderzoekers over de hele wereld houden zich al lang bezig met de vraag:is er leven op andere planeten, en als het zo is, hoe vinden we die? Geconfronteerd met duizenden planeten om buiten ons zonnestelsel te verkennen, wetenschappers hebben een manier nodig om te voorspellen welke exoplaneten het meest waarschijnlijk leven zullen herbergen. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, hun voorspellingen moeten gebaseerd zijn op waarnemingen die kunnen worden gedaan vanaf lichtjaren afstand, zoals de grootte van de exoplaneet, massa en de samenstelling van zijn atmosfeer.

In een recente publicatie in de Astrofysisch tijdschrift , Planetaire wetenschapper Stephanie Olson van de Universiteit van Chicago presenteerde een nieuw model dat voorspelt hoe de circulatiepatronen van oceanen de gunstige invloed van het leven op die planeet kunnen beïnvloeden. Deze factoren kunnen wetenschappers begeleiden bij het zoeken naar leven op andere werelden, en de bevindingen van de onderzoekers suggereren dat het zoeken naar een planeet precies zoals de aarde ons misschien niet naar de meest waarschijnlijke plaatsen leidt waar buitenaards leven bestaat.

"De kleine hoeveelheid eerder werk aan exoplaneet oceanen was vooral gericht op hun klimaatimpact, "Zei co-auteur en UChicago universitair hoofddocent Dorian Abbot. "Deze studie begint het proces van het beoordelen van de impact die de oceaancirculatie heeft op de nutriëntenkringloop, biologische productiviteit en, mogelijk, de detecteerbaarheid van leven op exoplaneten."

Circulatiepatronen kunnen een dramatisch effect hebben op de levensvatbaarheid van het leven in de oceaan. Het grootste deel van het leven in de oceaan op planeet Aarde bevindt zich in de bovenste laag, die zonlicht ontvangt om fotosynthetische organismen te ondersteunen en gassen uitwisselt met de atmosfeer. Deze gemengde laag verliest voortdurend voedingsstoffen naar de diepere, stillere delen van de oceaan omdat dode organismen door de zwaartekracht naar beneden worden getrokken.

De terugkeer van deze voedingsstoffen naar de levensondersteunende gemengde laag is afhankelijk van een proces dat bekend staat als opwelling. Opwelling vindt plaats op specifieke locaties waar de wind ervoor zorgt dat het oppervlaktewater divergeert en diepe wateren omhoog stromen om ze te vervangen, met de voedingsstoffen die het leven voeden.

"Als je kijkt naar het leven in onze oceanen, het is overweldigend geconcentreerd in regio's met opwelling, " zei Olson, een TC Chamberlin postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Geofysische Wetenschappen.

Olson gebruikte een model om te onderzoeken hoe kleine veranderingen in waarneembare eigenschappen, zoals de grootte of rotatiesnelheid van een planeet, kan een dramatische invloed hebben op de hoeveelheid opwelling in de oceaan van een exoplaneet en dus het leven op het oceaanoppervlak begunstigen of afkeuren.

"We ontdekten dat planeten die langzamer draaien dan de aarde, hebben een hogere oppervlaktedruk dan de aarde en hebben zoutere oceanen dan de aarde, kunnen allemaal een grotere opwelling ervaren. Dat zou zich kunnen lenen voor een actiever fotosynthetisch leven en dat kan zich uiteindelijk manifesteren als een meer detecteerbaar fotosynthetisch leven, "Zei Olson. "Dat zijn de soorten planeten die we prioriteit moeten geven voor levensdetectiestudies, en dat zijn de soorten planeten waar, als we geen leven vinden, de niet-detectie kan zinvoller zijn."

Deze resultaten staan ​​in contrast met de algemene mening over het prioriteren van exoplaneten:dat onze beste kans om leven te vinden is om een ​​exoplaneet te lokaliseren met zoveel mogelijk aardachtige kenmerken.

"Deze studie motiveert onze zoektocht verder te gaan dan de analogen van de aarde en te overwegen of er planeten zijn die misschien een betere gastheer zijn voor leven dan de aarde zelf, ' zei Olson.

Vooral, Olson ontdekte dat sommige kenmerken van exoplaneten die verschillen van de aarde, kunnen leiden tot meer gaskenmerken van biologische activiteit in de atmosfeer, zoals zuurstof en methaan, waardoor het leven op deze planeten gemakkelijker van veraf te detecteren is.

Naast het informeren van de zoektocht naar leven op andere planeten, Het model van Olson kan ook informatie verschaffen over de oceaancirculatiepatronen op aarde en inzicht verschaffen in zowel het verleden als de toekomst van het leven op onze planeet.

In de loop van de geschiedenis van de aarde, de rotatiesnelheid, oppervlaktedruk en helderheid van de zon zijn veranderd. Het model van Olson suggereert dat al deze veranderingen de opwelling in de loop van de tijd hebben doen toenemen en het leven in onze oceanen mogelijk hebben doen bloeien.

Aanvullend, Olson was verrast toen hij ontdekte dat een toename van het zoutgehalte - de hoeveelheid zout die in onze oceaan wordt opgelost - het klimaat op aarde dramatisch kan beïnvloeden. Haar model ontdekte dat als we de hoeveelheid zout in onze oceaan zouden verdubbelen, het zou ervoor zorgen dat al het zee-ijs smelt en zou leiden tot een opwarming van de planeet met 6 graden Celsius.

"Als een verschil in zoutgehalte van een factor twee zo belangrijk is voor het planetaire klimaat, het zoutgehalte van de oceaan is iets waar we echt over moeten nadenken in termen van de klimaatevolutie van onze eigen planeet, ' zei Olson.

Het model van Olson voorspelt deze en andere verrassend uitgesproken veranderingen in de oceaancirculatie en het klimaat door de kenmerken van een aardachtige planeet subtiel te wijzigen. één parameter tegelijk. Er is potentieel voor meer dramatische effecten als parameters tegelijkertijd worden gewijzigd om nauwkeuriger weer te geven hoe de kenmerken van een exoplaneet kunnen verschillen van de aarde, het openen van bijna onbeperkte scenario's om te verkennen.

"Oceanen zijn echt dynamische habitats, en we hebben hier net de oppervlakte bekrast, "Zei Olson. "Mijn visie is dat mensen hier enthousiast van worden en blijven werken en nog meer exotische mogelijkheden verkennen."