«نقاط آبی کم‌رنگ» مثل زمین شاید تنها ۱ درصد از دنیاهای قابل سکونت را تشکیل دهند

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل از دیجیاتو، طبق یک پژوهش جدید، سیاره‌های زمین‌مانند با حدود ۳۰٪ سطح پوشیده شده از صفحات قاره‌ای احتمالا ۱٪ دنیاهای سنگی در نواحی قابل سکونت منظومه‌های ستاره‌ای را شکل می‌دهند؛ نواحی اطراف یک ستاره که در آن‌ها آب می‌تواند به صورت مایع روی سطح سیاره حضور داشته باشد.

در عوض، طبق یافته‌های این پژوهش، تقریبا ۸۰٪ دنیاهای قابل سکونت بالقوه تماما خشکی هستند و حدود ۲۰٪ سطحی فقط از اقیانوس دارند.

پژوهشگران با مدلسازی ارتباط بین آب در گوشتهٔ یک سیاره و بازیافت سطح قاره‌ها از طریق فعالیت صفحات یک سیاره، به این نتیجه رسیده‌اند.

تیلمان اشپون (Tilman Spohn)، رییس اجرایی انستیتوی بین‌المللی علوم فضا در سوییس و یکی از اعضای تیم پژوهشی، در بیانیه‌ای گفته است که «ما زمینی‌ها از تعادل بین خشکی‌ها و اقیانوس‌های سیارهٔ محل سکونت خود لذت می‌بریم. وسوسه برانگیز است که فرض کنیم زمین دوم درست مثل مال خودمان خواهد بود، اما نتایج مدلسازی ما نشان می‌دهد که احتمالا چنین چیزی نخواهد بود.»

نتایج نشان می‌دهند که نسبت خشکی به دریا (۱:۳) تعادلی عالی دارد و برای بیشتر سیاره‌ها این نسبت می‌تواند به سادگی به‌گونه‌ای تغییر کند که تمام سطح خشکی یا آبی شود.

اکثر سیارات فراخورشیدی را کره‌هایی تشکیل می‌دهند که کمتر از ۳۰ درصد از سطح آن‌ها از خشکی پوشیده شده است. دنیاهایی با تعادل ظریف خشکی به اقیانوس (۱:۳) مانند زمین بسیار نادرتر از چیزی هستند که تصور می‌کنیم.

اشپون و همکارش دنیس هونینگ (Dennis Höning)، پژوهشگر فوق دکتری در انستیتوی پژوهش‌های اثرات اقلیمی پستدام در آلمان، نتیجه گرفته‌اند که محتمل‌ترین زمان برای یک طرفه شدن این نسبت زمانی است که درون سیاره تا حد دمای گوشتهٔ زمین گرم شده است؛ یعنی ۱٬۴۱۰ درجهٔ سلسیوس نزدیک پوسته و تا ۳٬۷۰۰ درجه سلسیوس در اعماق بیشتر.

این که نواحی فرورانش بین مرزهای صفحات پوسته چقدر خوب بتوانند در این دمای گوشته آب را روی خشکی‌ها به حرکت در آورند، عاملی است که تعیین می‌کند یک سیاره از آب پوشیده خواهد شد یا از خشکی.

زمین حدودا ۲٫۵ میلیارد سال قبل، در پایان دورهٔ آرکئن (نخست‌زیستی) به این نقطه رسید و سیارهٔ ما به تعادل ظریف امروزش دست یافت. هرچند با گذر میلیاردها سال، تعادل زمین نیز ناپایدار خواهد شد، اما ما متوجه آن نمی‌شویم زیرا به گفتهٔ اشپون، نرخ تغییرات بسیار کوچک است. سیاره‌های دیگر احتمالا بسیار زودتر به نقطهٔ ناپایداری رسیده‌اند.

اشپون می‌گوید «در موتور حرکت صفحات زمین، گرمای درونی فعالیت‌های ژئولوژیکی را، نظیر زمین‌لرزه، آتشفشان‌ها و کوه‌سازی، به پیش می‌رانند که باعث رشد قاره‌ها می‌شود.» از طرف دیگر، «فرسایش زمین بخشی از مجموعه‌ای از چرخه‌هاست که آب را بین اتمسفر و داخل زمین مبادله می‌کنند. مدل‌های عددی ما از چگونگی این چرخه‌ها نشان می‌دهند که زمین حال حاضر اجتمالا یک سیارهٔ استثنایی است.»

اشپون و هونینگ عوامل دیگری را نیز در نظر گرفته‌اند؛ مثلا این که انتشار کربن دی‌اکسید (یک گاز گلخانه‌ای) چگونه در چرخهٔ کربن-سیلیکات مداخله می‌کند. این چرخه به عنوان ترموستات بلندمدت زمین عمل و اقلیم را در بازه‌های چند میلیون ساله کنترل می‌کند. آن‌ها دریافتند که، با این که هر دوی سیاره‌های پوشیده از خشکی و اقیانوس می‌توانند همچنان قابل سکونت باشند، با دماهای مشابه و دیگر شرایط یکسان،گونه‌های حیات در آن‌ها احتمالا شباهت زیادی به حیات روی زمین ندارند.

اشپون می‌گوید «گیاهان و جانوران آن‌ها می‌توانند کاملا متفاوت باشند.»

مدل‌ها نشان دادند که سیاره‌های پوشیده از اقیانوس، با حداکثر ۱۰٪ خشکی، احتمالا گرم هستند و اتمسفری مرطوب و اقلیمی گرمسیری دارند؛ در حالی که دنیاهای پوشیده از خشکی، با کمتر از ۳۰٪ سطح پوشیده از اقیانوس، سردتر، خشک‌تر و ناملایم‌تر از همتایان اقیانوسی خود هستند. روی سیاره‌های پوشیده از خشکی، صحراهای سرد می‌توانند مساحت‌هایی عظیم را پوشش دهند و یخچال‌های عظیم پدیده‌ای متداول خواهند بود.

زمین یا «یک نقطهٔ آبی کم‌رنگ»؛ در جستجو برای سیارات فراخورشیدی، به جای نقاط آبی کم‌رنگ در فضا، دانشمندان باید به دنبال نقاط زرد کم‌رنگ باشند.

با این حال، نتایج اشپون و هونینگ کمی با پژوهشگران دیگر متفاوت هستند.

برای مثال، پژوهشی از اولین مک‌دونالد (Evelyn MacDonald) از دانشگاه تورنتو دریافته است که در سیاره‌های با قفل کشندی (سیاره‌هایی که تنها یک سمت آن‌ها به ستارهٔ میزبان است) هرچه خشکی بیشتر باشد، میانگین دمای سطح به طور کلی بالاتر خواهد بود.

و مطالعهٔ سیاره‌های پوشیده از خشکی (احتمالا معروف‌ترین مطالعه در این زمینه) توسط یوتاکا آبه (Yutaka Abe) دریافت که سیاره‌های خشک می‌توانند در فواصلی طولانی‌تر از ستارهٔ خود نسبت به سیاره‌های پوشیده از اقیانوس قابل سکونت بمانند و به سرعت منجمد نشوند، زیرا آب کمتری برای تبدیل شدن به برف و یخ روی آن‌ها وجود دارد.

با این حال، مطالعهٔ آبه و دیگران با نتایج اشپون و هونینگ موافق هستند که سیاره‌های خشک بسیار متداول‌تر از سیاره‌های شبیه زمین یا سیاره‌های پوشیده از اقیانوس خواهند بود.

در نتیجه، به جای جستجو برای «نقطهٔ آبی کم‌رنگ» کارل سیگن، اخترشناسان باید در نواحی قابل سکونت به دنبال «نقاط زرد کم‌رنگ» بگردند.

نتایج این پژوهش ماه گذشته در کنگرهٔ علم اروپا در گرانادای اسپانیا ارائه شدند و یافته‌های تیم پژوهشی در خلاصهٔ کنفرانس آن‌ها توصیف شده است.