Planeter som lutar på sin axel, som jorden, är mer kapabla att utveckla komplext liv. Detta fynd kommer att hjälpa forskare att förfina sökandet efter mer avancerat liv på exoplaneter. Denna NASA-finansierade forskning presenteras vid Goldschmidt Geochemistry Conference.

Sedan den första upptäckten av exoplaneter (planeter som kretsar kring avlägsna stjärnor) 1992, forskare har letat efter världar som kan stödja liv. Man tror att för att upprätthålla även grundläggande liv, exoplaneter måste vara på precis rätt avstånd från sina stjärnor för att flytande vatten ska kunna existera; den så kallade "Goldilocks-zonen". Dock, för ett mer avancerat liv, andra faktorer är också viktiga, särskilt atmosfäriskt syre.

Syre spelar en avgörande roll i andningen, den kemiska process som driver metabolismerna av de flesta komplexa levande varelser. Vissa grundläggande livsformer producerar syre i små mängder, men för mer komplexa livsformer, som växter och djur, syre är kritiskt. Den tidiga jorden hade lite syre även om grundläggande livsformer fanns.

Forskarna tog fram en sofistikerad modell av de förutsättningar som krävs för att liv på jorden ska kunna producera syre. Modellen tillät dem att mata in olika parametrar, att visa hur förändrade förhållanden på en planet kan förändra mängden syre som produceras av fotosyntetiskt liv.

Ledande forskare Stephanie Olson (Purdue University) sa, "Modellen tillåter oss att ändra saker som dagslängd, mängden atmosfär, eller fördelningen av land för att se hur marina miljöer och det syreproducerande livet i haven reagerar."

Forskarna fann att en ökad daglängd, högre yttryck, och framväxten av kontinenter påverkar alla havscirkulationsmönster och tillhörande näringsämnestransport på sätt som kan öka syreproduktionen. De tror att dessa förhållanden kan ha bidragit till jordens syresättning genom att gynna syreöverföringen till atmosfären när jordens rotation har avtagit, dess kontinenter har växt, och yttrycket har ökat med tiden.

"Det mest intressanta resultatet kom när vi modellerade" orbital obliquity - med andra ord, hur planeten lutar när den cirklar runt sin stjärna, " förklarade Megan Barnett, en doktorand vid University of Chicago som var involverad i studien. Hon fortsatte, "Större lutning ökade fotosyntetisk syreproduktion i havet i vår modell, dels genom att öka effektiviteten med vilken biologiska ingredienser återvinns. Effekten liknade en fördubbling av mängden näringsämnen som upprätthåller livet."

Jordens sfär lutar på sin axel i en vinkel på 23,5 grader. Detta ger oss våra årstider, med delar av jorden som får mer direkt solljus på sommaren än på vintern. Dock, inte alla planeter i vårt solsystem lutar som jorden:Uranus lutar 98 grader, medan Merkurius inte lutar alls. "För jämförelse, det lutande tornet i Pisa lutar runt 4 grader, så planetariska lutningar kan vara ganska betydande, sa Barnett.

Dr. Olson fortsatte "Det finns flera faktorer att ta hänsyn till när man letar efter liv på en annan planet. Planeten måste vara på rätt avstånd från sin stjärna för att tillåta flytande vatten och ha de kemiska ingredienserna för livets ursprung. Men inte alla hav kommer att vara fantastiska värdar för livet som vi känner det, och en ännu mindre delmängd kommer att ha lämpliga livsmiljöer för livet att utvecklas mot komplexitet av djurklass. Små lutningar eller extrem säsongsvariation på planeter med Uranus-liknande lutningar kan begränsa spridningen av liv, men en blygsam lutning av en planet på sin axel kan öka sannolikheten för att den utvecklar syresatta atmosfärer som kan fungera som ledstjärnor för mikrobiellt liv och underblåsa metabolismerna hos stora organismer. Summan av kardemumman är att världar som är blygsamt lutade på sina axlar kan vara mer benägna att utveckla komplext liv. Detta hjälper oss att begränsa sökningen efter komplexa, kanske till och med intelligent liv i universum."

Timothy Lyons, Erkänd professor i biogeokemi vid institutionen för jord- och planetvetenskap vid University of California, Riverside, kommenterade, "Den första biologiska produktionen av syre på jorden och dess första märkbara ansamling i atmosfären och haven är milstolpar i livets historia på jorden. Studier av jorden lär oss att syre kan vara en av våra viktigaste biosignaturer i sökandet efter liv på jorden. avlägsna exoplaneter. Genom att bygga från lärdomarna från jorden via numeriska simuleringar, Olson och kollegor har utforskat ett kritiskt område av planetära möjligheter som är bredare än de som observerats under jordens historia. Viktigt, detta arbete avslöjar hur nyckelfaktorer, inklusive en planets säsongsvariationer, kan öka eller minska möjligheten att hitta syre som härrör från liv utanför vårt solsystem. Dessa resultat kommer säkert att hjälpa oss att vägleda våra sökningar efter det livet."

Professor Lyons var inte involverad i detta arbete.