Тектоника плит не является обязательным условием для существования жизни
Как правило, при поиске обитаемых планет и жизни на других планетах ученые ищут биосигналы от атмосферного углекислого газа. На Земле атмосферный углекислый газ увеличивает температуру поверхности посредством парникового эффекта. Углерод также переходит в недра и обратно в атмосферу в ходе естественных процессов.
«Вулканизм выделяет газы в атмосферу, а затем в ходе выветривания углекислый газ вытягивается из атмосферы и поглощается поверхностными породами и осадками», — сказал Брэдфорд Фоули, доцент геофизических наук. «Балансировка этих двух процессов удерживает углекислый газ на определенном уровне в атмосфере, что очень важно для того, чтобы на нашей планете сохранялся умеренный пригодный для жизни климат».
Большинство вулканов Земли находятся на границе тектонических плит, что является одной из причин, по которым ученые полагали, что их существование необходимо для существования жизни. Речь шла о том, что одна пластина заходит глубже в поверхность под воздействием столкновения с другой пластиной и это влияет на углеродный цикл так как внедряет углерод в мантию.
Планеты без тектонических плит известны как застойные планеты. На этих планетах кора является одной гигантской сферической пластиной, плавающей на мантии, и не состоящей из отдельных частей. Они считаются более распространенными, чем планеты с тектоникой плит. При этом, Земля — единственная планета, на которой подтверждено само существование тектонических плит.
Фоли и Эндрю Смай, доцент геофизических наук, создали компьютерную модель жизненного цикла планеты. Они посмотрели, какое количество тепла может сохранить ее климат в зависимости от первоначального запаса тепла или количества тепловыделяющих элементов, образовавшихся при формировании планеты. Речь идет об элементах, выделяющих тепло в момент распада. На Земле распад урана производит торий и тепло, а разлагающийся торий производит калий и тепло.
После проведения сотен симуляций, согласно которым менялся размер и химический состав планеты, исследователи обнаружили, что застойные планеты могут поддерживать условия для существования жидкой воды в течение миллиардов лет. В самом крайнем случае они могли бы поддерживать жизнь на протяжении 4 миллиардов лет, то есть весь текущий период существования Земли.
«У монолитных планет также присутствует вулканизм, но его процессы намного короче, чем на планетах с тектоникой плит, потому что нет подвижной динамики», — сказал Смай. «Вулканы приводят к последовательности потоков лавы, которые с течением времени наслаиваются друг на друга, как слои торта. Нагрев скал и осадков гораздо выше на глубине».
В итоге, исследователи обнаружили, что при достаточно высокой температуре и давлении углекислый газ может выходить из горных пород на поверхность, что называется дегазацией. На Земле, по мнению Смай, тот же процесс происходит с водой в зонах разломов субдукции.
Этот процесс дегазации увеличивается в зависимости от того, какие типы и количества теплотворных элементов присутствуют в определенном месте планете.
Согласно модели исследователей, которая была опубликована в июльском номере Astrobiology, присутствие и количество теплотворных элементов были гораздо лучшими индикаторами потенциала планеты для поддержания жизни.
«Результат этого исследования указывает на то, что первоначальный состав или размер планеты имеет важное значение для определения ее возможной обитаемости», — сказал Смай. «Будущая судьба планеты становится понятна уже с самого начала ее рождения».
