Vittring av silikatstenar spelar en viktig roll för att hålla klimatet på jorden stabilt. Forskare ledda av universitetet i Bern och det schweiziska nationella kompetenscentrumet för forskning (NCCR) PlanetS, undersökte de allmänna principerna för denna process. Deras resultat kan påverka hur vi tolkar signalerna från avlägsna världar – inklusive sådana som kan antyda liv.

Förhållandena på jorden är idealiska för liv. De flesta platser på vår planet är varken för varma eller för kalla och erbjuder flytande vatten. Dessa och andra krav för livet, dock, beroende på rätt sammansättning av atmosfären. För lite eller för mycket av vissa gaser – som koldioxid – och jorden kan bli en isboll eller förvandlas till en tryckkokare. När forskare letar efter potentiellt beboeliga planeter, en nyckelkomponent är därför deras atmosfär.

Ibland, att atmosfären är primitiv och till stor del består av de gaser som fanns i närheten när planeten bildades – vilket är fallet för Jupiter och Saturnus. På jordiska planeter som Mars, Venus eller jorden, dock, sådana primitiva atmosfärer går förlorade. Istället, deras återstående atmosfärer är starkt påverkade av ytgeokemi. Processer som vittring av stenar förändrar atmosfärens sammansättning och påverkar därmed planetens beboelighet.

Hur exakt detta fungerar, speciellt under förhållanden som skiljer sig mycket från dem på jorden, är vad ett team av forskare, ledd av Kaustubh Hakim från Center for Space and Habitability (CSH) vid universitetet i Bern och NCCR PlanetS, undersökt. Deras resultat publicerades idag i The Planetary Science Journal .

Förutsättningarna är avgörande

"Vi vill förstå hur de kemiska reaktionerna mellan atmosfären och planeternas yta förändrar atmosfärens sammansättning. På jorden, denna process – vittringen av silikatstenar med hjälp av vatten – hjälper till att upprätthålla ett tempererat klimat under långa tidsperioder, " Hakim förklarar. "När koncentrationen av CO ₂ ökar, temperaturen stiger också på grund av dess växthuseffekt. Högre temperaturer leder till mer intensiv nederbörd. Silikatvittringshastigheten ökar, vilket i sin tur minskar CO ₂ koncentration och sedan sänka temperaturen, säger forskaren.

Dock, det behöver inte nödvändigtvis fungera på samma sätt på andra planeter. Med hjälp av datorsimuleringar, teamet testade hur olika förhållanden påverkar vittringsprocessen. Till exempel, de fann att även i mycket torra klimat, vittringen kan bli mer intensiv än på jorden om de kemiska reaktionerna sker tillräckligt snabbt. Stentyper, för, påverka processen och kan leda till mycket olika vittringshastigheter enligt Hakim. Teamet fann också att vid temperaturer på runt 70°C, tvärtemot populär teori, silikatvittringshastigheter kan minska med stigande temperaturer. "Detta visar att för planeter med mycket andra förhållanden än på jorden, väderlek kan spela väldigt olika roller, " säger Hakim.

Konsekvenser för beboelighet och livsupptäckt

Om astronomer någonsin hittar en beboelig värld, det kommer troligen att vara i vad de kallar den beboeliga zonen. Denna zon är området runt en stjärna, där stråldosen skulle tillåta vatten att vara flytande. I solsystemet, denna zon ligger ungefär mellan Mars och Venus.

"Geokemi har en djupgående inverkan på planeternas beboelighet i den beboeliga zonen, "studiemedförfattare och professor i astronomi och planetvetenskap vid universitetet i Bern och medlem av NCCR PlanetS, Kevin Heng, pekar ut. Som lagets resultat visar, ökande temperaturer kan minska väderpåverkan och dess balanserande effekt på andra planeter. Det som potentiellt skulle vara en beboelig värld skulle kunna visa sig vara ett helvetesväxthus istället.

Som Heng ytterligare förklarar, Att förstå geokemiska processer under olika förhållanden är inte bara viktigt för att uppskatta potentialen för liv, men också för dess upptäckt. "Om vi ​​inte har någon uppfattning om resultaten av geokemiska processer under varierande förhållanden, vi kommer inte att kunna säga om biosignaturer – möjliga antydningar till liv som fosfinen som hittades på Venus förra året – verkligen kommer från biologisk aktivitet, " avslutar forskaren.