เมื่อมองหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อาจอยู่อาศัยได้นักวิทยาศาสตร์ค่อนข้างถูก จำกัด ด้วยความจริงที่ว่าเรารู้ว่ามีดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีชีวิต (เช่นโลก) ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงมองหาดาวเคราะห์ที่อยู่บนพื้นโลก (เช่นหิน) โคจรรอบในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์และแสดงสัญญาณบ่งชี้ทางชีวภาพเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศซึ่งจำเป็นต่อชีวิตอย่างที่เรารู้
ก๊าซนี้ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกิจกรรมภูเขาไฟบนโลกนี้เพิ่มความร้อนที่พื้นผิวผ่านภาวะเรือนกระจกและวัฏจักรระหว่างผิวดินและบรรยากาศผ่านกระบวนการทางธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อมานานแล้วว่าการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกเป็นสิ่งจำเป็นต่อการอยู่อาศัย อย่างไรก็ตามจากการศึกษาใหม่โดยทีมงานจาก Pennsylvania State University นี่อาจไม่เป็นเช่นนั้น
การศึกษาเรื่อง“ การขี่จักรยานด้วยคาร์บอนและความสามารถในการอาศัยอยู่ได้ของดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ Stagnant ขนาดดาวเคราะห์” ได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารวิทยาศาสตร์ Astrobiology. การศึกษาดำเนินการโดย Bradford J. Foley และ Andrew J. Smye ผู้ช่วยศาสตราจารย์สองคนจากภาควิชาธรณีศาสตร์ที่ Pennsylvania State University
บนโลกภูเขาไฟเป็นผลมาจากการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกและเกิดขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นชนกัน นี่เป็นสาเหตุของการมุดตัวที่ซึ่งจานหนึ่งถูกผลักลงใต้แผ่นอื่นและลึกลงไปใต้ผิวดิน การมุดตัวนี้เปลี่ยนเสื้อคลุมที่มีความหนาแน่นสูงเป็นแมกมาลอยตัวซึ่งลอยผ่านเปลือกโลกไปยังพื้นผิวโลกและสร้างภูเขาไฟ กระบวนการนี้ยังสามารถช่วยในการขี่จักรยานด้วยการผลักคาร์บอนเข้าไปในเสื้อคลุม
การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกและภูเขาไฟถือเป็นจุดศูนย์กลางของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลกเนื่องจากมันทำให้แน่ใจว่าโลกของเรามีความร้อนเพียงพอที่จะรักษาน้ำของเหลวบนพื้นผิวของมัน เพื่อทดสอบทฤษฎีนี้ศาสตราจารย์ Foley และ Smye ได้สร้างแบบจำลองเพื่อพิจารณาว่าดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลกน่าจะอยู่ได้อย่างไรโดยปราศจากการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก
แบบจำลองเหล่านี้คำนึงถึงวิวัฒนาการทางความร้อนการผลิตแร่และ CO2 การขี่จักรยานเพื่อ จำกัด การอยู่อาศัยของดาวเคราะห์หินทรงกลมขนาดเท่าดาวเคราะห์ เหล่านี้เป็นดาวเคราะห์ที่เปลือกโลกประกอบด้วยแผ่นทรงกลมขนาดยักษ์แผ่นเดียวที่ลอยอยู่บนเสื้อคลุมแทนที่จะแยกเป็นชิ้น ๆ ดาวเคราะห์ดวงนี้คิดว่าเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าดาวเคราะห์ที่มีการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกเนื่องจากไม่มีดาวเคราะห์ใดนอกโลกที่ยืนยันว่ามีแผ่นเปลือกโลก ดังที่ศ. โฟลลี่ย์อธิบายในข่าวประชาสัมพันธ์ของ Penn State:
“ ภูเขาไฟปล่อยก๊าซสู่ชั้นบรรยากาศและจากนั้นผ่านสภาพดินฟ้าอากาศก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดึงออกมาจากชั้นบรรยากาศแล้วแยกตัวออกเป็นหินผิวและตะกอน การปรับสมดุลของกระบวนการทั้งสองนี้จะช่วยให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในระดับหนึ่งในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสภาพภูมิอากาศที่เหมาะสมและเหมาะสมกับชีวิตหรือไม่”
โดยพื้นฐานแล้วแบบจำลองของพวกเขาคำนึงถึงความร้อนของโลกที่มีอุณหภูมิเท่าไรดาวเคราะห์ดวงนี้จะคงอยู่บนพื้นฐานของปริมาณความร้อนและองค์ประกอบการผลิตความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น บนโลกองค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงยูเรเนียมที่ผลิตทอเรียมและความร้อนเมื่อมันสลายตัวซึ่งจะสลายตัวในการผลิตโพแทสเซียมและความร้อน
หลังจากใช้การจำลองหลายร้อยครั้งซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์พวกเขาพบว่าดาวเคราะห์ที่มีฝาปิดนิ่งจะสามารถรักษาอุณหภูมิที่อบอุ่นพอที่น้ำของเหลวจะมีอยู่บนพื้นผิวเป็นเวลาหลายพันล้านปี ในกรณีที่รุนแรงพวกเขาสามารถรักษาอุณหภูมิที่ช่วยชีวิตได้ถึง 4 พันล้านปีซึ่งเกือบจะเป็นอายุของโลก
ดังที่ Smye ระบุว่านี่เป็นส่วนหนึ่งของความจริงที่ว่าการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกนั้นไม่จำเป็นสำหรับกิจกรรมของภูเขาไฟ:
“ คุณยังคงมีภูเขาไฟอยู่บนดาวเคราะห์ฝาซบเซา แต่มันมีอายุสั้นกว่าดาวเคราะห์ที่มีการแปรสัณฐานแผ่นเปลือกโลกมากเพราะไม่มีการปั่นจักรยานมากนัก ภูเขาไฟทำให้เกิดการไหลของลาวาอย่างต่อเนื่องซึ่งถูกฝังไว้เหมือนชั้นเค้กเมื่อเวลาผ่านไป หินและตะกอนร้อนขึ้นลึกกว่าที่ฝังไว้”
นักวิจัยยังพบว่าหากไม่มีการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกดาวเคราะห์ที่ทรงพลังนิ่งอาจยังคงมีความร้อนและแรงดันเพียงพอที่จะสัมผัสกับการลดอุณหภูมิซึ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถหนีออกมาจากหินและเดินไปที่พื้นผิว บนโลก Smye กล่าวว่ากระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับน้ำในเขตรอยเลื่อนมุดตัว กระบวนการนี้เพิ่มขึ้นตามปริมาณขององค์ประกอบการผลิตความร้อนที่มีอยู่ในโลก ดังที่โฟลีย์อธิบาย:
“ มีจุดที่น่าสนใจมากมายที่ดาวเคราะห์ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้ดาวเคราะห์แข็งตัว แต่ไม่มากจนทำให้สภาพอากาศไม่สามารถดึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศและทำให้อากาศเย็นลงได้”
ตามโมเดลของนักวิจัยการมีอยู่และปริมาณขององค์ประกอบการผลิตความร้อนเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีกว่าสำหรับศักยภาพของดาวเคราะห์ในการดำรงชีวิต จากการจำลองของพวกเขาพวกเขาพบว่าองค์ประกอบหรือขนาดเริ่มต้นของดาวเคราะห์มีความสำคัญมากสำหรับการพิจารณาว่ามันจะอาศัยอยู่ได้หรือไม่ หรือเมื่อพวกมันกล่าวถึงความเป็นไปได้ของการเกิดดาวเคราะห์
จากการแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ที่มีฝาปิดนิ่งยังคงสามารถช่วยชีวิตได้การศึกษานี้มีศักยภาพที่จะขยายขอบเขตของสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าน่าจะเป็นไปได้อย่างมาก เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ถูกนำไปใช้ในปี 2021 ตรวจสอบชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่มีฝาปิดนิ่งเพื่อกำหนดสถานะทางชีววัตถุ (เช่น CO2) จะเป็นวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ
การรู้ว่าโลกเหล่านี้สามารถดำรงชีวิตได้อีกแน่นอนเป็นข่าวดีสำหรับผู้ที่หวังว่าเราจะพบหลักฐานของชีวิตนอกโลกในช่วงชีวิตของเรา
