Plattentektonik ist nicht notwendig, damit es Leben geben kann

Veröffentlicht von
Share Button

Es könnte mehr bewohnbare Planeten im Universum geben, als man bisher angenommen hat.  Anders als bislang angenommen, ist Plattentektonik keine notwendige Voraussetzung dafür, dass sich Leben auf einem Planeten entwickeln kann. Das haben nun Geowissenschaftler der Penn State herausgefunden. 

Auf der Suche nach bewohnbaren Planeten oder dem Leben auf anderen Planeten suchen Wissenschaftler nach Biosignaturen von atmosphärischem Kohlendioxid. Auf der Erde erhöht atmosphärisches Kohlendioxid die Oberflächenwärme durch den Treibhauseffekt. Kohlenstoff bewegt sich auch durch natürliche Prozesse erst ins Erdinnere und zurück in die Atmosphäre. Dies ist der sogenannte Kohlenstoffkreislauf.

“Vulkanismus setzt Gase in die Atmosphäre frei und Kohlendioxid wird daraufhin wieder durch Verwitterung der Atmosphäre entzogen und in Oberflächengesteine ​​und Sedimente gebunden”, sagte Bradford Foley, Dozent für Geowissenschaften. “Wenn man diese beiden Prozesse in Einklang bringt, bleibt Kohlendioxid in der Atmosphäre auf einem bestimmten Niveau, was sehr wichtig ist, damit das Klima gemäßigt und geeignet für das Leben auf der Erde bleibt.”

Die meisten Vulkane der Erde befinden sich an den Grenzen der tektonischen Platten, was ein Grund dafür ist, dass die Wissenschaftler bislang davon überzeugt waren, dass Plattentektonik lebensnotwendig ist. Eine Subduktion, bei der eine Platte durch eine kollidierende Platte tiefer in den Untergrund gedrückt wird, kann den Kohlenstoffkreislauf ebenfalls unterstützen, indem Kohlenstoff auf diesem Wege in den Mantel transportiert wird.

Planeten ohne tektonische Platten sind als stagnierende Deckelplaneten bekannt. Auf diesen Planeten ist die Kruste eine riesige, kugelförmige Platte, die auf dem Mantel schwimmt und nicht – wie auf der Erde – in einzelne Platten zerbrochen. Es wird angenommen, dass diese Arten von Planeten weit verbreiteter sind als Planeten mit Plattentektonik. Tatsächlich ist die Erde der einzige bislang bekannte Planet mit bestätigten tektonischen Platten.

Foley und Andrew Smye, Assistenzprofessor für Geowissenschaften, schufen ein Computermodell für den Lebenszyklus eines Planeten. Sie untersuchten, wie viel Wärme ein Klimasystem aufgrund seines anfänglichen Wärmebudgets oder der Menge an Wärme und Wärme erzeugenden Elementen, die bei der Entstehung eines Planeten vorhanden sind, enthalten könnte. Einige Elemente erzeugen Wärme, wenn sie zerfallen. Auf der Erde produziert zersetzendes Uran das Element Thorium plus Wärme und zerfallendes Thorium produziert Kalium plus Wärme.

Nachdem Hunderte von Simulationen durchgeführt wurden, um die Größe und chemische Zusammensetzung eines Planeten zu variieren, fanden die Forscher heraus, dass Planeten ohne Plattentektonik Bedingungen für flüssiges Wasser für Milliarden von Jahren aufrechterhalten können. Im höchsten Extrem könnten sie Leben für bis zu 4 Milliarden Jahre erhalten, ungefähr die Lebenszeit der Erde bis heute.

“Sie haben auch auf stagnierenden Deckelplaneten Vulkanismus, aber dieser besteht nur für eine sehr viel kürzere Zeit, als auf Planeten mit Plattentektonik, weil es keine Zyklen von Subduktion und Kollision gibt”, sagte Smye. “Vulkane führen zu einer Folge von Lavaströmen, die im Laufe der Zeit wie Kuchenschichten unter darauffolgenden Schichten begraben werden. Gesteine und Sedimente erhitzen sich umso mehr, je tiefer sie liegen.”

Die Forscher fanden heraus, dass Kohlendioxid bei ausreichend hoher Hitze und hohem Druck aus dem Gestein entweichen und an die Oberfläche gelangen kann. Dieser Prozess wird als Entgasung bezeichnet. Auf der Erde, so Smye, findet der gleiche Prozess mit Wasser in Subduktionszonen statt.

Dieser Entgasungsprozess nimmt zu, je nachdem, welche Arten und Mengen von Wärme erzeugenden Elementen in einem Planeten bis zu einem bestimmten Punkt vorhanden sind, sagte Foley.

“Es gibt einen Sweet-Spot-Bereich, in dem ein Planet genügend Kohlendioxid freisetzt, um den Planeten vor dem Einfrieren zu bewahren, aber nicht so viel freisetzt, dass die Verwitterung nicht genügend Kohlendioxid aus der Atmosphäre ziehen und das Klima gemäßigt halten kann”, sagte er. Es herrscht im besten Fall ein Gleichgewicht zwischen Entgasung und Verwitterung. Nur dann ist das Klima langfristig stabil.

Nach dem Modell der Forscher waren die Präsenz und Menge der Wärme produzierenden Elemente viel bessere Indikatoren für die Potenzialität eines Planeten, Leben zu erhalten.

“Ein interessanter Ausgangspunkt dieser Studie ist, dass die anfängliche Zusammensetzung oder Größe eines Planeten wichtig ist, um den Weg zur Bewohnbarkeit zu finden”, sagte Smye. “Das zukünftige Schicksal eines Planeten steht von Anfang an fest.”

Veröffentlichung: Bradford J. Foley, Andrew J. Smye. Carbon Cycling and Habitability of Earth-Sized Stagnant Lid Planets. Astrobiology, 2018; 18 (7): 873 DOI: 10.1089/ast.2017.1695

Quelle: off. Pn der Penn State University

 

Ähnliche Beiträge
Eine neue Studie der University of Texas in Austin hat einen möglichen Zusammenhang zwischen dem
Forscher der CU Boulder berichten, dass sie möglicherweise ein geophysikalisches Rätsel gelöst haben und die
Eine neue Studie der University of Tennessee at Knoxville legt nahe, dass die Plattentektonik vom Beginn
Vor etwa 700 Millionen Jahren erlebte die Erde einige ungewöhnliche Episoden globaler Abkühlung, die Geologen
Die Entdeckung einer neuen, wasserreichen Form des Tonminerals Kaolinit könnte das Verständnis von Prozessen verbessern,
The following two tabs change content below.

Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

Neueste Artikel von Pia Gaupels (alle ansehen)