Vilka av jordens egenskaper var avgörande för livets uppkomst och uppehälle? Och hur identifierar forskare dessa egenskaper på andra världar?

Ett team av utredare med en rad expertis från geokemi till planetvetenskap till astronomi publicerade denna vecka en uppsats i Vetenskap uppmanar forskarsamhället att erkänna den avgörande betydelsen av en planets inre dynamik för att skapa en miljö som är gästvänlig för livet.

Med våra befintliga möjligheter, att observera en exoplanets atmosfäriska sammansättning kommer att vara det första sättet att söka efter signaturer av liv någon annanstans. Dock, Carnegies Anat Shahar, Peter Driscoll, Alycia Weinberger, och George Cody hävdar att en sann bild av planetarisk beboelighet måste överväga hur en planets atmosfär är kopplad till och formas av vad som händer i dess inre.

Till exempel, på jorden, plattektoniken är avgörande för att upprätthålla ett ytklimat där livet kan frodas. Vad mer, utan att material cirkulerar mellan dess yta och inre, konvektionen som driver jordens magnetfält skulle inte vara möjlig och utan ett magnetfält, vi skulle bombarderas av kosmisk strålning.

"Vi behöver en bättre förståelse för hur en planets sammansättning och inre påverkar dess beboelighet, börjar med jorden, "Shahar sa. "Detta kan användas för att vägleda sökandet efter exoplaneter och stjärnsystem där liv kan frodas, signaturer som kunde upptäckas med teleskop."

Allt börjar med bildningsprocessen. Planeter föds från den roterande ringen av damm och gas som omger en ung stjärna. De elementära byggstenarna från vilka steniga planeter bildas - kisel, magnesium, syre, kol, järn, och väte – är universella. Men deras överflöd och den uppvärmning och kylning de upplever i sin ungdom kommer att påverka deras inre kemi och, i tur och ordning, saker som havets volym och atmosfärens sammansättning.

"En av de stora frågorna vi behöver ställa oss är om de geologiska och dynamiska egenskaperna som gör vår hemplanet beboelig kan produceras på planeter med olika sammansättning, " förklarade Driscoll.

Carnegie-kollegorna hävdar att sökandet efter utomjordiskt liv måste styras av ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt som kombinerar astronomiska observationer, laboratorieexperiment av planetariska inre förhållanden, och matematisk modellering och simuleringar.

"Carnegie-forskare är sedan länge etablerade världsledare inom geokemi, geofysik, planetvetenskap, astrobiologi, och astronomi, " sa Weinberger. "Så, vår institution är perfekt placerad för att tackla denna tvärvetenskapliga utmaning."

Under nästa decennium kommer en ny generation teleskop online, forskare kommer att börja söka på allvar efter biosignaturer i atmosfären av steniga exoplaneter. Men kollegorna säger att dessa observationer måste sättas i sammanhanget för en större förståelse av hur en planets totala sammansättning och inre geokemi bestämmer utvecklingen av en stabil och tempererad yta där liv kanske kan uppstå och frodas.

"Hjärtat av beboelighet ligger i planetariska interiörer, avslutade Cody.