חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון מצאו כי כוכב לכת סלעי בגודל דומה לכדור הארץ צריך לפחות 20% עד 50% מכמות המים שבאוקיינוסים של כדור הארץ כדי לשמור לאורך זמן על מחזור פחמן יציב ועל טמפרטורה מתונה
החיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ מתמקד בדרך כלל בכוכבי לכת שנמצאים באזור החיים סביב הכוכב שלהם, כלומר במרחק שבו הטמפרטורות עשויות לאפשר מים נוזליים על פני השטח. אך מחקר חדש מאוניברסיטת וושינגטון מציע כי מיקום נכון במסלול אינו מספיק. גם אם כוכב לכת נמצא באזור החיים, הוא עלול להיות יבש מדי מכדי לשמור על תנאים יציבים לחיים לאורך זמן. לפי החוקרים, כוכב לכת סלעי בגודל דומה לכדור הארץ צריך לפחות 20% עד 50% מכמות המים שבאוקיינוסים של כדור הארץ כדי לתחזק מחזור פחמן גאולוגי מאוזן .
המחקר, שפורסם ב־The Planetary Science Journal , בוחן כוכבי לכת צחיחים, כלומר עולמות שיש בהם מעט מאוד מים על פני השטח. במשך שנים נחשבו עולמות כאלה למועמדים אפשריים לחיים, כל עוד הם נמצאים באזור החיים. ההנחה הייתה שאפילו כמות קטנה של מים יכולה להספיק, ואולי אף להקל על שמירת אקלים יציב משום שפחות מים פירושם פחות אדי מים באטמוספרה. המחקר החדש מערער על ההנחה הזאת ומראה כי מים אינם רק חומר גלם לחיים, אלא גם חלק ממנגנון ויסות האקלים של כוכב הלכת. .
המפתח הוא מחזור הפחמן הגאולוגי. בכדור הארץ, פחמן דו־חמצני נפלט לאטמוספרה בין היתר מהרי געש. לאחר מכן הוא מתמוסס במי גשם, מגיב עם סלעים על פני השטח, נשטף לאוקיינוסים, שוקע בקרקעית הים, וחוזר לאורך מיליוני שנים אל המעמקים ואל פני השטח באמצעות טקטוניקת הלוחות. המחזור הזה פועל כמעין תרמוסטט טבעי: כאשר האטמוספרה מתחממת, תהליכי בליית הסלעים יכולים להסיר יותר פחמן דו־חמצני ולמתן את ההתחממות.
אם אין מים, תהליך הבלייה נחלש
אבל בכוכב לכת יבש מדי, התרמוסטט הזה עלול לקרוס. אם אין די מים ליצירת גשם, תהליך הבלייה הכימית של הסלעים נחלש. הרי געש ממשיכים לפלוט פחמן דו־חמצני, אך אין מנגנון יעיל שמסלק אותו מהאטמוספרה. התוצאה היא הצטברות של גז חממה, התחממות גוברת, התאדות של שארית המים, ולבסוף מעבר למצב חם ויבש שאינו מתאים לחיים. לפי גרסת המחקר ב־arXiv , כוכבי לכת סלעיים דמויי כדור הארץ עם פחות מכ־20% עד 50% ממסת האוקיינוסים של כדור הארץ אינם מצליחים לשמור על מחזור פחמן מאוזן לאורך 4.5 מיליארד שנה . (arXiv)
החוקרים הגיעו למסקנה זו באמצעות מודלים ממוחשבים של מחזור הפחמן בכוכבי לכת צחיחים. מודלים קודמים התמקדו בעיקר בעולמות קרים ולחים יותר, וכללו אידוי בגלל אור הכוכב, אך לא תמיד ייצגו היטב תנאים מדבריים. החוקרת המובילה של המחקר, הסקל וייט־ג'יאנלה, דוקטורנטית למדעי כדור הארץ והחלל באוניברסיטת וושינגטון, התאימה את המודלים לתנאים יבשים יותר ושיפרה את ההערכות של אידוי ומשקעים .
המחקר חשוב במיוחד משום שמדענים כבר אישרו יותר מ־6,000 כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש, ורבים נוספים צפויים להתגלות. חלקם נמצאים באזור החיים, אך על רובם קשה מאוד לתצפת באופן ישיר. לכן אסטרונומים נדרשים לסנן מועמדים ולהחליט באילו עולמות כדאי להשקיע זמן תצפית יקר של טלסקופים. הממצא החדש מראה שמדענים צריכים להתייחס בזהירות רבה יותר לכוכבי לכת יבשים, גם אם הם נמצאים במרחק הנכון מן הכוכב שלהם.
דוגמת נוגה
נוגה משמשת במחקר כדוגמה קרובה ומטרידה. היא דומה לכדור הארץ בגודלה, ככל הנראה נוצרה בערך באותו זמן, וייתכן שבעבר היו בה מים רבים יותר. אך כיום פני השטח שלה חמים מאוד והאטמוספרה שלה צפופה ועשירה בפחמן דו־חמצני. החוקרים מציעים כי אם נוגה התחילה עם פחות מים מכדור הארץ, משום שהייתה קרובה יותר לשמש, ייתכן שמחזור הפחמן שלה יצא מאיזון מוקדם יחסית. הצטברות פחמן דו־חמצני הייתה מחממת את פני השטח, גורמת לאובדן מים נוסף, ומרחיקה את נוגה מכל אפשרות לחיים יציבים על פני השטח.
המשמעות אינה שכל כוכב לכת יבש פסול לחלוטין, אלא שהסיכוי שלו לשמור על חיים לאורך זמן קטן יותר מכפי שהוערך בעבר. המחקר גם אינו עוסק בגילוי חיים בפועל, אלא בשאלה אילו תנאים מאפשרים לכוכב לכת להישאר מתאים לחיים במשך פרקי זמן גאולוגיים. זהו הבדל חשוב: ייתכן שעולם מסוים יהיה מתאים לחיים לזמן קצר, אך יאבד את יציבותו לפני שחיים יוכלו להופיע, להתבסס ולהותיר סימנים שנוכל לזהות.
השלב הבא יהיה להשוות את המודלים לתצפיות עתידיות, בעיקר במשימות לנוגה ובמחקרים על האטמוספרות של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש.
המסקנה הרחבה היא שכדור הארץ נהנה מיתרון עדין יותר מכפי שנראה במבט ראשון. לא די בכך שהוא נמצא במרחק הנכון מן השמש. הוא גם מחזיק בכמות מים שמספיקה לא רק לאוקיינוסים ולגשם, אלא גם למחזור גאולוגי שמייצב את האקלים לאורך זמן. אם המחקר החדש נכון, חלק גדול מן העולמות שנראים במבט ראשון מבטיחים עשויים להיות יבשים מדי מכדי לקיים את אותו איזון עדין.
עוד בנושא באתר הידען:
