De verwering van silicaatgesteenten speelt een belangrijke rol om het klimaat op aarde zacht te houden. Wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Bern en het Zwitserse nationale competentiecentrum voor onderzoek (NCCR) PlanetS, onderzocht de algemene principes van dit proces. Hun resultaten kunnen van invloed zijn op de manier waarop we de signalen van verre werelden interpreteren, inclusief die signalen die op leven kunnen duiden.

De omstandigheden op aarde zijn ideaal voor leven. De meeste plaatsen op onze planeet zijn niet te warm en niet te koud en bieden vloeibaar water. Deze en andere vereisten voor het leven, echter, delicaat afhangen van de juiste samenstelling van de atmosfeer. Te weinig of te veel van bepaalde gassen, zoals koolstofdioxide, en de aarde kan een ijsbal worden of in een snelkookpan veranderen. Wanneer wetenschappers op zoek gaan naar mogelijk bewoonbare planeten, een belangrijk onderdeel is dan ook hun sfeer.

Soms, die atmosfeer is primitief en bestaat grotendeels uit de gassen die er waren toen de planeet werd gevormd - zoals het geval is voor Jupiter en Saturnus. Op terrestrische planeten zoals Mars, Venus of Aarde, echter, dergelijke primitieve atmosferen gaan verloren. In plaats daarvan, hun resterende atmosferen worden sterk beïnvloed door geochemie aan het oppervlak. Processen zoals de verwering van gesteenten veranderen de samenstelling van de atmosfeer en beïnvloeden daarmee de bewoonbaarheid van de planeet.

Hoe dit precies werkt, vooral onder omstandigheden die heel anders zijn dan die op aarde, is wat een team van wetenschappers, geleid door Kaustubh Hakim van het Center for Space and Habitability (CSH) aan de Universiteit van Bern en de NCCR PlanetS, onderzocht. Hun resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Het planetaire wetenschappelijke tijdschrift .

Voorwaarden zijn bepalend

"We willen begrijpen hoe de chemische reacties tussen de atmosfeer en het oppervlak van planeten de samenstelling van de atmosfeer veranderen. Op aarde, dit proces - de verwering van silicaatgesteenten ondersteund door water - helpt om een ​​gematigd klimaat gedurende lange tijd in stand te houden, Hakim legt uit. "Als de concentratie van CO ₂ neemt toe, de temperatuur stijgt ook vanwege het broeikaseffect. Hogere temperaturen leiden tot meer intense regenval. Silicaatverweringssnelheid neemt toe, die op hun beurt de CO . verminderen ₂ concentratie en vervolgens de temperatuur verlagen, ", zegt de onderzoeker.

Echter, het hoeft niet per se op dezelfde manier te werken op andere planeten. Met behulp van computersimulaties, het team testte hoe verschillende omstandigheden het verweringsproces beïnvloeden. Bijvoorbeeld, ze ontdekten dat zelfs in zeer droge klimaten, verwering kan intenser zijn dan op aarde als de chemische reacties voldoende snel plaatsvinden. Rotssoorten, te, beïnvloeden het proces en kunnen volgens Hakim tot zeer verschillende verweringssnelheden leiden. Het team ontdekte ook dat bij temperaturen van ongeveer 70°C, in tegenstelling tot de populaire theorie, silicaat verweringssnelheden kunnen afnemen met stijgende temperaturen. "Dit laat zien dat voor planeten met heel andere omstandigheden dan op aarde, verwering kan heel verschillende rollen spelen, ' zegt Hakim.

Gevolgen voor bewoonbaarheid en levensdetectie

Als astronomen ooit een bewoonbare wereld vinden, het zal waarschijnlijk zijn in wat zij de bewoonbare zone noemen. Deze zone is het gebied rond een ster, waar de stralingsdosis het water vloeibaar zou maken. In het zonnestelsel, deze zone ligt ruwweg tussen Mars en Venus.

"Geochemie heeft een diepgaande invloed op de bewoonbaarheid van planeten in de bewoonbare zone, " studeer co-auteur en hoogleraar astronomie en planetaire wetenschappen aan de Universiteit van Bern en lid van de NCCR PlanetS, Kevin Heng, wijst erop. Zoals de resultaten van het team aangeven, stijgende temperaturen kunnen verwering en het balancerende effect op andere planeten verminderen. Wat mogelijk een bewoonbare wereld zou zijn, zou in plaats daarvan een helse kas kunnen worden.

Zoals Heng verder uitlegt, het begrijpen van geochemische processen onder verschillende omstandigheden is niet alleen belangrijk om het potentieel voor leven in te schatten, maar ook voor de detectie ervan. "Tenzij we enig idee hebben van de resultaten van geochemische processen onder wisselende omstandigheden, we zullen niet kunnen zeggen of bio-handtekeningen - mogelijke hints van leven zoals de fosfine die vorig jaar op Venus werd gevonden - inderdaad afkomstig zijn van biologische activiteit, ’ concludeert de onderzoeker.