Tyvärr för science fiction-fans är det enligt ny forskning från University of Washington osannolikt att ökenvärldar utanför vårt solsystem hyser liv. Forskarna visar att en planet av jordens storlek behöver minst 20 till 50 procent av vattnet i jordens hav för att upprätthålla den avgörande naturliga kretsloppet som håller vattnet kvar på ytan.
Forskarna tror att det finns miljarder planeter utanför vårt solsystem. Mer än 6 000 av dessa exoplaneter är bekräftade, men endast några av dem är kandidater för liv. Sökandet efter liv har fokuserat på planeter i den ”beboeliga zonen”, en idealisk plats som varken ligger för nära eller för långt från en central stjärna. Planeter i denna zon anses livsdugliga eftersom de kan upprätthålla flytande ytvatten.
”När man söker efter liv i universums vidsträckta landskap med begränsade resurser måste man sålla bort vissa planeter”, säger huvudförfattaren Haskelle White-Gianella, doktorand i jord- och rymdvetenskap vid UW.
Vatten är visserligen nödvändigt, men garanterar inte förekomsten av liv. I denna studie arbetade forskarna med att ytterligare begränsa sökandet genom att undersöka planeter med endast en liten mängd vatten.
”Vi var intresserade av torra planeter med mycket begränsade ytvattenresurser – långt mindre än ett jordhav. Många av dessa planeter befinner sig i sin stjärnas beboeliga zon, men vi var osäkra på om de faktiskt kunde vara beboeliga”, säger White-Gianella.
Teamets resultat, publicerade i The Planetary Science Journal, visar att beboeligheten hänger på den geologiska koldioxidcykeln – en vattendriven process som utbyter koldioxid mellan atmosfären och planetens inre under miljontals år, vilket stabiliserar yttemperaturerna.
Koldioxid, som i ett naturligt system kommer från vulkaner, ackumuleras i atmosfären innan den faller tillbaka till jorden upplöst i regnvatten. Regnet eroderar och reagerar kemiskt med bergarter på jordytan, och avrinningen transporterar kol till havet, där det sjunker till havsbotten. Platttektoniken driver kolrika oceaniska plattor under kontinentala landmassor. Miljontals år senare återkommer kolet när berg bildas.
Om vattennivån sjunker för lågt för att det ska regna kan koldioxidavskiljningen – från vittring – inte hålla jämna steg med utsläppen från vulkanutbrott, och koldioxidnivåerna i atmosfären skjuter i höjden och håller kvar vattnet. Stigande temperaturer får det återstående ytvattnet att avdunsta, vilket sätter igång en okontrollerad uppvärmning som gör planeten för het för att kunna hysa liv.
”Det gör tyvärr att dessa torra planeter inom beboeliga zoner sannolikt inte är bra kandidater för liv”, sade White-Gianella.
Även om forskare har instrument som kan mäta ytvatten är steniga exoplaneter svåra att observera direkt. I denna studie genomförde forskarna en serie komplexa simuleringar för att bättre förstå hur vatten kan bete sig i dessa ökenvärldar.
Tidigare försök att modellera koldioxidcykeln fokuserade på kallare, kanske fuktigare planeter. Modellerna tog hänsyn till avdunstning från solljus, men inkluderade inte andra drivkrafter, såsom vind. White-Gianella anpassade befintliga modeller till torrare planeter genom att förfina uppskattningarna av avdunstning och nederbörd.
”Dessa sofistikerade, mekanistiska modeller av kolcykeln har vuxit fram ur försök att förstå hur jordens termostat har fungerat – eller inte fungerat – för att reglera temperaturen genom tiderna”, säger seniorförfattaren Joshua Krissanen-Totton, biträdande professor i jord- och rymdvetenskap vid UW.
Funktionen hos den geologiska koldioxidcykeln på torra planeter var dock i stort sett outforskad. Resultaten visar att även planeter som bildas med ytvatten kan förlora det och övergå från att vara potentiellt beboeliga till obeboeliga på grund av störningar i koldioxidcykeln.
En sådan planet finns mycket närmare hemmet: Venus. Kärlekens planet är ungefär lika stor som jorden, bildades troligen ungefär samtidigt och kan ha börjat med en liknande mängd vatten.
Men idag kan temperaturen på Venus yta mäta sig med en vedeldad pizzaugn. Att stå på ytan skulle kännas som att bli krossad av 10 blåvalar, sa White-Gianella.
Många teorier försöker förklara varför Jorden och Venus är så olika. White-Gianella och Krissanen-Totton föreslår att Venus, som ligger närmare solen, kan ha bildats med något mindre vatten än Jorden, vilket störde den geologiska kolcykeln. När yttemperaturerna steg i takt med koldioxidhalterna i atmosfären förlorade Venus sitt vatten – och allt liv som eventuellt fanns där.
Kommande uppdrag till Venus kommer att försöka förstå vad som hände med planeten och om den någonsin hyst liv. Resultaten kan också ge insikter om planeter som ligger mycket längre bort.
”Det är mycket osannolikt att vi kommer att landa något på ytan av en exoplanet under vår livstid, men Venus – vår närmaste granne – är utan tvekan den bästa exoplanetanalogin”, sade White-Gianella.
Forskarna hoppas att resultaten från framtida uppdrag kommer att bidra till att bekräfta resultaten av deras modellering.
”Detta har konsekvenser för många av de potentiellt beboeliga platserna där ute”, säger Krissanen-Totton.
Publikationsuppgifter
Haskelle T. White-Gianella et al, Carbon Cycle Imbalances on Arid Terrestrial Planets with Implications for Venus, The Planetary Science Journal (2026). DOI: 10.3847/psj/ae4faa
