天文学者が新しい太陽系外惑星を発見したとき、最初の考慮事項の1つは、惑星が居住可能ゾーン内にあるか、それとも外にあるかです。そのラベルは、惑星の温度が液体の水を許容するかどうかに大きく依存します。しかし、もちろんそれはそれほど単純ではありません。新しい研究は、完全に凍った海のある凍った氷の世界が、居住可能なままである住みやすい陸地を実際に持っているかもしれないことを示唆します。
新しい研究は、AGUのJournal of Geophysical Research：Planetsに掲載されました。 CO2が惑星を循環する方法と、それが惑星の温度にどのように影響するかに焦点を当てています。タイトルは「住みやすい雪だるま：温帯の土地条件、液体の水、COへの影響」2 風化。"
雪だるま式の惑星は地球に似た惑星ですが、海は赤道までずっと凍っています。氷河期とは異なり、氷河が成長して極地の氷床が拡大し、時には数キロの厚さになります。氷河期では、赤道海は氷のないままです。
しかし、雪だるま式の惑星はそれよりも完全に凍結されています。雪だるま式の惑星では、赤道海を含むすべての海が氷に覆われています。表面には液体の水がないため、科学者たちはこれらの惑星は居住可能であると考えています。
地球は、その歴史の中で少なくとも1つ、おそらく3つもの雪だるまの段階を経験しています。唯一の生命形態は海洋微生物であったため、生命はこれらの段階に耐えました。したがって、問題は、星の居住可能ゾーンで雪だるま太陽系外惑星を見ると、結局、そこに生命が残っている可能性があるのでしょうか。
この新しい研究では、はい、または少なくとも、多分そうです。
この新しい研究の筆頭著者は、カナダのトロント大学の天文学者で物理学者であるAdiv Paradiseです。パラダイスは状況を簡潔に要約しています：「あなたは伝統的に居住可能ではないと考えているかもしれないこれらの惑星を持っています、そしてこの<新しい研究>はおそらくそれらが可能であると示唆しています。」
「私たちの雪だるまのエピソードの前に生命が生まれ、生命はそれをはるかに超えたままだったので、地球はそれ自体の雪だるまのエピソードを通して居住可能であったことを知っています」とパラダイスはプレスリリースで述べました。 「しかし、当時、私たちの生活はすべて海にありました。土地については何もありません。」
パラダイスとチームの残りのメンバーは、雪だるま式の惑星でも、一部の陸地は生命を維持する可能性があるという考えを調査したいと考えていました。彼らはコンピューターモデルを使用して、理論上の雪だるまの世界のさまざまな気候変数をシミュレートしました。彼らは、大陸の構成、日光の量、および理論上の雪だるまの世界の他の特性を調整しました。彼らはまたCO2に焦点を合わせた。
CO2はもちろん温室効果ガスです。惑星の大気が熱を閉じ込めることを可能にし、惑星を温帯に保つのに役立ちます。それだけでは不十分で、惑星は凍りつくことができます。温度が高すぎると、生命が存続できる範囲を超えて気温が急上昇する可能性があります。
CO2は惑星の生命の既知のサイクルに従います。大気中に残留する量は、降雨と侵食に依存します。降雨中の水はCO2を吸収して炭酸に変えます。惑星の表面に到達すると、炭酸は岩石と反応します。それらの反応は炭酸を分解し、ミネラルと結合します。最終的に、その炭素は海へと進み、海底に貯蔵されます。
しかし、雪だるま式の惑星の表面が固まったら、それは起こり得ません。大気からのCO2の除去は、その軌道で死んで停止します。降雨や露出した土地はありません。
しかし、シミュレーションでは、モデル化された雪だるまの惑星のいくつかは、凍結した後でも大気中のCO2を失い続けました。これは、2つのことを意味します。氷のない土地がいくつかあり、降水量があるはずです。
一部のシミュレーションでは、一部の雪だるまの惑星が他の惑星よりも暖かかった。それらの中で、それらのいくつかは炭素循環が続くのに十分暖かいままであった陸地を持っていました：降雨と露出した岩の両方がありました。これらの非凍結地域は大陸の中央にあり、凍結した海から遠く離れていました。それらの地域のいくつかの温度は摂氏10度（50 F.）にも達することがあります。科学者たちは生命が-20℃（-4 F.）の低温でも繁殖し続けることができると考えているため、これらの発見は生命の道を開きます地球自身の雪だるまのフェーズと同じように、雪だるまの惑星で生き残る
しかし、研究はまた何か他のものを発見しました。適切な条件の下で（または、より多くの生命を見たい場合は、適切な条件ではありません）、惑星は雪だるまのフェーズに閉じ込められて、そこから移動することはありません。それも炭素循環次第です。
科学者たちは、火山活動のある惑星の場合、岩石に隔離されたCO2が徐々に放出され、降雨によって取り除くことができないため、時間の経過とともに大気を暖めると考えていました。しかし、調査結果が正しければ、少量の露出した土地とそれに降る雨によって、放出されたCO2のバランスが取れ、惑星が永久に雪だるま状態に保たれる可能性があります。ほんの少しの土地だけが氷のない状態になります。そのシナリオでは、人生はありそうもないかもしれません。
全体として、この研究の結果は、惑星がいかに複雑であるかを示しています。それぞれが固有の状況にあり、居住可能または居住不可能の予備ラベルは、単なる出発点にすぎません。私たちが発見する各太陽系外惑星を形成する非常に多くの変数があります。
居住性の観点から、多数の惑星を除外できると言っても安全です。たとえば、ホットジュピターは灼熱の高温ガス惑星であり、私たちが想像できるあらゆる種類の生命体をサポートすることはできません。
しかし、居住可能ゾーンや境界にある惑星については、たとえ生命をサポートする可能性が低いように見えても、私たちはそれらを除外する立場にありません。
もっと科学が必要です。
出典：
- プレスリリース：研究により、凍った地球のような惑星が生命をサポートできることが示唆されています
- 研究論文：住みやすい雪だるま：温帯の土地条件、液体の水、COへの影響2 風化
- ウィキペディア：Snowball Earth
- ウィキペディア：極低温期
