Циpкуляция oкeaнa мoжeт cтaть ключoм к пoиcку жизни нa экзoплaнeтax
|
Исследователи по всему миру давно пытаются ответить на один вопрос: есть ли жизнь на других планетах, и если да, то, как мы ее найдем? Столкнувшись с тысячами планет, которые предстоит исследовать за пределами нашей Солнечной системы, ученым нужен способ предсказать, на каких экзопланетах с наибольшей вероятностью может обитать жизнь. Это крайне трудно, ведь их прогнозы должны основываться на наблюдениях, которые должны быть сделать на гигантских расстояниях, и должны учитывать такие параметры экзопланеты, как размер, масса и состав ее атмосферы. |
В недавней публикации в «Астрофизическом журнале» учёный-планетолог Чикагского университета Стефани Олсон представила новую модель, которая предсказывает, как схемы циркуляции океанов могут влиять на благоприятность жизни на этой планете. Эти факторы могут направлять ученых в поисках жизни в других мирах, и результаты исследований показывают, что поиск планеты, точно такой же, как Земля, может не привести нас к наиболее вероятным местам, где существует инопланетная жизнь. |
«Небольшое количество предыдущих работ по океанам экзопланет было сосредоточено главным образом на их воздействии на климат», - сказал соавтор и доцент Чикагского университета Дориан Эббот. «Это исследование начинает процесс оценки влияния циркуляции океана на круговорот питательных веществ, биологическую продуктивность и, возможно, обнаруживаемость жизни на экзопланетах». |
Схемы циркуляции могут оказать существенное влияние на жизнеспособность жизни в океане. Большая часть жизни в океане на планете Земля существует в верхнем слое, который получает солнечный свет для поддержки фотосинтезирующих организмов и обменивается газами с атмосферой. Этот смешанный слой постоянно теряет питательные вещества в более глубоких и более мягких областях океана, поскольку мертвые организмы разрушаются под действием силы тяжести. |
Возврат этих питательных веществ в поддерживающий жизнь смешанный слой зависит от процесса, известного как апвеллинг. Апвеллинг происходит в определенных местах, где ветер приводит к тому, что поверхностные воды расходятся, а глубокие воды поднимаются, чтобы заменить их, принося с собой питательные вещества, которые питают жизнь. «Если вы посмотрите на жизнь в наших океанах, она в основном сконцентрирована в регионах, где наблюдается подъем», - сказал Олсон, докторант кафедры геофизических наук. |
Олсон использовал модель, чтобы исследовать, как небольшие изменения в наблюдаемых признаках, таких как размер планеты или скорость вращения, могут существенно повлиять на количество апвеллинга в океане экзопланеты и, таким образом, благоприятствовать или ухудшать жизнь на поверхности океана. «Мы обнаружили, что планеты, которые вращаются медленнее, чем Земля, имеют более высокое поверхностное давление, чем Земля, и имеют более соленые океаны, чем Земля, - все они могут испытывать больший подъем. Это может привести к более активной фотосинтетической жизни и в конечном итоге может проявиться как более детектируемая фотосинтетическая жизнь», - сказал Олсон. «Это те типы планет, которым мы должны уделять первоочередное внимание для исследований по обнаружению жизни». |
Эти результаты противоречат общему мнению относительно расстановки приоритетов экзопланет: наш лучший шанс найти жизнь - найти экзопланету с максимально возможным количеством похожих на Землю особенностей. «Это исследование мотивирует расширение нашего поиска за пределы аналогов Земли и рассмотрение вопроса о том, могут ли быть планеты, которые могут быть лучшими хозяевами для жизни, чем сама Земля», - сказал Олсон. |
В частности, Олсон обнаружил, что некоторые особенности экзопланет, которые отличаются от Земли, могут привести к увеличению количества газовых признаков биологической активности в атмосфере, таких как кислород и метан, что облегчает обнаружение жизни на этих планетах издалека. В дополнение к информированию о поиске жизни на других планетах модель Олсона также может предоставить информацию о характере циркуляции океана на Земле и дать представление о прошлом и будущем жизни на нашей планете. |
На протяжении истории Земли скорость вращения, поверхностное давление и яркость Солнца менялись. Модель Олсона предполагает, что все эти изменения увеличили апвеллинг во времени и, возможно, способствовали процветанию жизни в наших океанах. Кроме того, Олсон был удивлен, обнаружив, что увеличение солености - количество соли, растворенной в нашем океане - может резко повлиять на климат Земли. Ее модель обнаружила, что если мы удвоим количество соли в нашем океане, это приведет к таянию всего морского льда и потеплению планеты на 6 градусов Цельсия. «Если разность солености так важна для климата планеты, то соленость океана - это то, о чем нам действительно нужно думать с точки зрения эволюции климата нашей собственной планеты», - сказал Олсон. |
Модель Олсона предсказывает это и другие удивительно выраженные изменения в океанской циркуляции и климате, слегка изменяя характеристики планеты, подобной Земле, по одному параметру за раз. Существует потенциал для более драматических воздействий, если параметры изменяются в тандеме, чтобы более точно отражать, как характеристики экзопланеты могут отличаться от Земли, открывая почти безграничные сценарии для исследования. «Океаны - действительно динамичные места обитания, и мы только что приоткрываем завесу тайн», - сказал Олсон. «Мое видение состоит в том, что люди будут в восторге от этого и будут продолжать работать и исследовать еще более экзотические возможности». |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|