Die meisten Wissenschaftler sagen voraus, dass die ständig zunehmende Sonnenstrahlung in etwa einer Milliarde Jahren die Erde über die Bewohnbarkeit hinaus versengt haben wird. Eine Gruppe von Forschern von Caltech hat einen Mechanismus untersucht, der dazu führen würde, dass jeder Planet mit lebenden Organismen länger als ursprünglich angenommen bewohnbar bleibt, was möglicherweise die Lebensdauer verdoppelt. Dies klingt nach einer guten Nachricht für zukünftige Bewohner der Erde, aber dieser Mechanismus könnte auch die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass das Leben anderswo im Universum die Zeit hat, sich auf ein fortgeschrittenes Niveau zu entwickeln.
Die Forscher sagen, dass der atmosphärische Druck ein natürlicher Klimaregulator für einen terrestrischen Planeten mit einer Biosphäre ist. Gegenwärtig und in der Vergangenheit hat die Erde ihre Oberflächentemperaturen durch den Treibhauseffekt beibehalten. Vor 1 Milliarde Jahren gab es in der Atmosphäre größere Mengen an CO2 und anderen Treibhausgasen, was gut war. Andernfalls wäre die Erde möglicherweise ein gefrorener Eiswürfel gewesen. Mit zunehmender Leuchtkraft und Wärme der Sonne im Alter hat die Erde auf natürliche Weise die Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre verringert, wodurch der Erwärmungseffekt verringert und die Oberfläche des Planeten angenehm bewohnbar gemacht wurde.
Im Gegensatz zu dem, was die meisten Wissenschaftler behaupten, sagt Caltech-Professor Joseph L. Kirschvink, dass sich die Erde möglicherweise dem Punkt nähert, an dem nicht mehr genügend Kohlendioxid übrig ist, um die Temperaturen mit demselben Verfahren zu regulieren. Aber nicht zu befürchten, es gibt einen weiteren Mechanismus, der möglicherweise noch besser funktioniert, um die Temperaturen auf der Erde zu regulieren und unseren Heimatplaneten noch länger lebenslang angenehm zu halten, als irgendjemand jemals vorhergesagt hat.
Kirschvink und seine Mitarbeiter Caltech-Professor Yuk L. Yung sowie die Doktoranden King-Fai Li und Kaveh Pahlevan zeigen in ihrer Arbeit, dass der atmosphärische Druck ein Faktor ist, der die globale Temperatur durch Verbreiterung der Infrarot-Absorptionslinien von Treibhausgasen anpasst. Ihr Modell legt nahe, dass durch einfache Reduzierung des Luftdrucks die Lebensdauer einer Biosphäre um mindestens 2,3 Milliarden Jahre in die Zukunft verlängert werden kann, was frühere Schätzungen mehr als verdoppelt.
Die Forscher verwenden eine "pauschale" Analogie, um den Mechanismus zu erklären. Bei Treibhausgasen würde Kohlendioxid durch die Baumwollfasern dargestellt, aus denen die Decke besteht. „Das Baumwollgewebe kann Löcher haben, durch die Wärme austreten kann“, erklärt Li, der Hauptautor des Papiers.
"Die Größe der Löcher wird durch Druck gesteuert", sagt Yung. „Drücken Sie die Decke zusammen“, indem Sie den atmosphärischen Druck erhöhen, „und die Löcher werden kleiner, sodass weniger Wärme entweichen kann. Mit weniger Druck werden die Löcher größer und es kann mehr Wärme entweichen “, sagt er und hilft dem Planeten, die zusätzliche Wärme, die von einer strahlenderen Sonne erzeugt wird, abzuleiten.
Die Lösung besteht darin, den Gesamtdruck der Atmosphäre selbst erheblich zu reduzieren, indem große Mengen molekularen Stickstoffs entfernt werden, des weitgehend nicht reaktiven Gases, das etwa 78 Prozent der Atmosphäre ausmacht. Dies würde die Oberflächentemperaturen regulieren und Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleiben lassen, um das Leben zu unterstützen.
Dies müsste nicht synthetisch erfolgen - es scheint normal zu sein. Die Biosphäre selbst entzieht der Luft Stickstoff, da Stickstoff beim Wachstum in die Zellen von Organismen eingebaut und beim Absterben mit ihnen begraben wird.
Tatsächlich "ist diese Reduzierung des Stickstoffgehalts etwas, das möglicherweise bereits stattfindet", sagt Pahlevan, und das ist im Laufe der Erdgeschichte geschehen. Dies deutet darauf hin, dass der atmosphärische Druck der Erde jetzt niedriger sein könnte als früher in der Geschichte des Planeten.
Der Beweis für diese Hypothese könnte von anderen Forschungsgruppen stammen, die die in alten Laven gebildeten Gasblasen untersuchen, um den vergangenen atmosphärischen Druck zu bestimmen: Die maximale Größe einer sich bildenden Blase wird durch die Menge des atmosphärischen Drucks begrenzt, wobei höhere Drücke kleinere Blasen erzeugen, und und umgekehrt.
Wenn dies zutrifft, würde der Mechanismus möglicherweise auch auf jedem extrasolaren Planeten mit einer Atmosphäre und einer Biosphäre auftreten.
"Hoffentlich werden wir in Zukunft nicht nur erdähnliche Planeten um andere Sterne herum entdecken, sondern auch etwas über ihre Atmosphäre und den Umgebungsdruck lernen", sagt Pahlevan. "Und wenn sich herausstellt, dass ältere Planeten tendenziell dünnere Atmosphären haben, wäre dies ein Hinweis darauf, dass dieser Prozess eine gewisse Universalität aufweist."
Die Forscher hoffen, dass die Atmosphäre von Exoplaneten untersucht werden kann, um festzustellen, ob dies auf anderen Welten geschieht.
Und wenn die Dauer der Bewohnbarkeit auf unserem eigenen Planeten länger sein könnte, könnte dies Auswirkungen darauf haben, intelligentes Leben anderswo im Universum zu finden.
"Es hat nicht sehr lange gedauert, um Leben auf dem Planeten zu produzieren, aber es hat sehr lange gedauert, um ein fortgeschrittenes Leben zu entwickeln", sagt Yung. Auf der Erde dauerte dieser Prozess vier Milliarden Jahre. „Wenn wir weitere Milliarden Jahre hinzufügen, haben wir mehr Zeit für die Entwicklung und mehr Zeit für die Begegnung mit fortgeschrittenen Zivilisationen, deren eigene Existenz durch diesen Mechanismus verlängert werden könnte. Es gibt uns die Möglichkeit, uns zu treffen. “
Quellen: Papier, Atmosphärendruck als natürlicher Klimaregulator für einen terrestrischen Planeten mit Biosphäre, Caltech
