Radioaktivt sönderfall kan ge tillräckligt med värme för att upprätthålla liv i avlägsna världar utan en närliggande stjärna. På jorden utvecklades och utvecklades liv kring den radioaktiva värmen från tunga element i jordens inre, djupt under dess yta. Den energi som frigörs av det radioaktiva sönderfallet är känt för att producera värme, som stöder de hydrotermiska ekosystemen som frodas på havsbotten. Möjligheten att värme från radioaktivt sönderfall kan stödja utomjordiskt liv bortom vår planet är dock fortfarande outforskad. Med hjälp av högupplösta tredimensionella datormodeller har forskare nu bedömt den potentiella beboeligheten hos världar i jordstorlek som bara har radioaktivt sönderfall av tunga grundämnen för att hålla dem uppvärmda. Forskarna identifierade fyra scenarier som involverar olika sammansättningar, som stödjer flytande vatten på ytorna av dessa radioaktiva världar. Deras resultat publicerades nyligen i den berömda tidskriften Nature Astronomy.

Radioaktivt sönderfall som en alternativ energikälla

Stjärnor som vår sol är kraftfulla energikällor som driver liv på jorden. Medan de flesta undersökningar efter beboeliga exoplaneter har fokuserat på planeter som kretsar kring stjärnor som liknar vår egen, tyder universums viddhet på att det kan finnas planeter i miljöer som saknar stjärnor. I sådana scenarier krävs andra potentiella energikällor för att hålla flytande vatten på sina ytor.

Radioaktiva grundämnen som uran, torium och kalium producerar värme genom radioaktivt sönderfall. På jorden bidrar dessa element avsevärt till den inre värmen som driver geotermisk aktivitet, såsom gejsrar, varma källor och hydrotermiska öppningar på djupet. Forskarna bakom denna studie undersökte potentialen för radioaktivt sönderfall för att ge tillräckligt med värme för att stödja flytande vatten på planeter utan stjärnor.

Datormodeller simulerar beboeliga scenarier

För att undersöka denna möjlighet använde forskargruppen sofistikerade tredimensionella datormodeller. De simulerade en mängd olika steniga planeter med olika sammansättningar och inre strukturer. Varje planet antogs kretsa kring en avlägsen stjärna som inte gav tillräcklig värme för att upprätthålla flytande vatten på egen hand.

Modellerna avslöjade fyra distinkta scenarier där det radioaktiva sönderfallet av tunga grundämnen kunde hålla planeternas yttemperaturer över fryspunkten och potentiellt stödja flytande vatten. Dessa scenarier bestod av:

1. Vattenrika planeter :Steniga världar med rikliga vattenförekomster skulle sannolikt ha betydande mängder radioaktiva grundämnen upplösta i sina hav. Radioaktiv uppvärmning från sönderfallet av dessa upplösta grundämnen skulle bidra till planetens totala värme.

2. Järnrika planeter :Närvaron av järn i en planets kärna kan öka produktionen av värme från radioaktivt sönderfall. Järns benägenhet att leda värme effektivt bidrar ytterligare till spridningen av värme över hela planeten.

3. Planeter med tunn skorpa :Planeter med mindre skorpa eller tunnare skorpa skulle uppleva minskad isolering, vilket gör att värmen från radioaktivt sönderfall i deras inre kan nå ytan lättare.

4. Jordliknande planeter :Steniga världar med sammansättningar och inre strukturer som liknar jorden visade också förmågan att stödja flytande vatten genom radioaktivt sönderfall.

Studiens huvudförfattare, professor Stephen Mojzsis från University of Colorado Boulder, betonade vikten av att överväga alternativa energikällor bortom stjärnor för att upprätthålla liv. "Våra resultat tyder på att beboeliga miljöer kan uppstå på platser som vi tidigare inte trodde var möjliga", förklarade han. "Detta utökar utbudet av miljöer där vi bör söka efter signaturer av liv bortom jorden."

Konsekvenser för exoplanetutforskning

Teamet drog slutsatsen att scenarierna de identifierade breddar mångfalden av beboeliga miljöer som vi bör överväga när vi utforskar beboeliga exoplaneter. När teknikerna för upptäckt av exoplaneter snabbt avancerar och nya teleskop kommer online, blir upptäckten av jordliknande planeter eller månar med vatten, järnrika kärnor, tunna skorpor eller gynnsamma sammansättningar mer genomförbart. Upptäckten av sådana världar skulle motivera en närmare undersökning för att söka efter tecken på liv, även om de är belägna i avlägsna områden i rymden utan värmen från en närliggande stjärna.

Resultaten av denna studie ger ett nytt perspektiv på jakten på utomjordiskt liv, och uppmuntrar forskare att överväga alternativa energikällor och utöka sina sökparametrar när de överväger potentialen för liv bortom jorden.