Ashelling van planeten bepaalt kans op complex leven

Wiebelende aardas en methaanconcentraties in de atmosfeer
Een driedimensionaal portret van de methaanconcentraties in de atmosfeer en een licht tollende Aarde. Credit: NASA

De draaiingsas van de Aarde maakt een hoek van 23,5°. Dit zorgt voor de seizoenen waarbij delen van de planeet in de zomer meer direct zonlicht ontvangen dan in de winter. Echter niet alle planeten in ons zonnestelsel zijn gekanteld zoals de Aarde: Uranus maakt een hoek van 98° terwijl Mercurius helemaal geen ashelling kent. Volgens nieuw onderzoek onder leiding van de Purdue universiteit in de Verenigde Staten helpt een planeet met een gekantelde as de zuurstofproductie te bevorderen door de output van fotosynthese te verdubbelen.

Er zijn verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het zoeken naar leven op een andere planeet. Dit stelt Dr. Stephanie Olsen, hoofdauteur van het artikel en werkzaam als planeetwetenschapper bij het Department of Earth, Atmospheric and Planetary Science van de Purdue universiteit.

De planeet moet zich op de juiste afstand van zijn ster bevinden om vloeibaar water te kunnen hebben en zal ook de chemische ingrediënten moeten hebben voor het ontstaan van leven. Maar niet alle oceanen zullen geweldige gastheren zijn voor het leven zoals wij dat kennen en een nog kleinere subset zal geschikte habitats hebben om leven te laten evolueren naar complexiteit op dierniveau.

Kleine hellingen of extreme seizoensinvloeden op planeten met Uranus-achtige ashellingen kunnen de proliferatie van leven beperken maar een bescheiden helling van de as van een planeet kan de kans vergroten dat deze een zuurstofrijke atmosfeer ontwikkelt die als baken van microbiologisch leven kan dienen en de stofwisseling van grote organismen kan voeden.

Het komt erop neer dat werelden met een bescheiden ashelling meer kans hebben om complex leven te ontwikkelen. Dit helpt onderzoekers de zoektocht naar complex, misschien zelfs intelligent leven in het heelal in te engen.

Tijdens het onderzoek ontwikkelden Dr. Olson en haar collega’s een geavanceerd model van de omstandigheden die nodig voor leven op Aarde op zuurstof te kunnen produceren. Met het model kon het team verschillende parameters gebruiken om te kijken hoe veranderende omstandigheden op een planeet de hoeveelheid zuurstof die door fotosynthetisch leven wordt geproduceerd, kunnen veranderen.

In het model konden de onderzoekers zaken als de lengte van de dag, de hoeveelheid atmosfeer en de verdeling van land variëren om te zien hoe marine omgevingen en het zuurstof producerende leven in de oceanen hierop zou reageren.

De onderzoekers ontdekten dat toenemende daglengte, hogere oppervlaktedruk en de opkomst van continenten allemaal de circulatiepatronen van oceanen en het bijbehorende transport van voedingsstoffen beïnvloeden op manieren die de zuurstofproductie kunnen verhogen.

Ze geloven dat deze relaties mogelijk hebben bijgedragen aan de zuurstofvoorziening van de Aarde door de zuurstofoverdracht naar de atmosfeer te bevorderen want de draaiing van de Aarde is vertraagt, de continenten zijn gegroeid en de oppervlaktedruk is in de tijd toegenomen

Het meest interessante resultaat werd zichtbaar toen de onderzoekers de ashelling van de planeet gingen variëren. Een grotere ashelling verhoogde in het model de productie van fotosynthetische zuurstof in de oceaan. Deels door de efficiëntie te verhogen waarmee biologische ingrediënten worden hergebruikt. Het effect was vergelijkbaar met een verdubbeling van de hoeveelheid voedingsstoffen die het leven in stand houden.

De resultaten van het onderzoek werden onlangs tijdens de Goldschmidt Geochemistry Conference 2021 gepresenteerd.

Artikel: Stephanie Olson et al. Ocean Dynamics and the Oxygenation of Habitable Worlds. Goldschmidt 2021, paper # 7332

 

Eerste publicatie: 11 juli 2021
Bron: Sci-News