Bildnachweis: NASA
Wissenschaftler haben geglaubt, dass die Neigung der Erdachse sehr wichtig ist, um das Leben auf unserem Planeten zu unterstützen, aber eine neue Simulation der Pennsylvania State University scheint darauf hinzudeuten, dass Leben auf unserem Planeten entstehen könnte, selbst wenn es stark geneigt wäre. Selbst wenn der Planet über seine aktuellen 23 Grad auf 54, 70 und 85 Grad geneigt war, stimmten das globale Klima, die Niederschlagsmenge, die Schnee- und Eisbedeckung eng mit dem heutigen Klima überein. Nur wenn es keine Neigung gab, sagte die Simulation eine kältere Welt voraus als wir - aber immer noch weitgehend bewohnbar.
Erie, Pa.? In B-Science-Fiction-Filmen drückt eine schreckliche Kraft die Erde oft von ihrer Achse und bedeutet eine Katastrophe für alles Leben auf der Erde. In Wirklichkeit wäre Leben auf der Erde und auf allen erdähnlichen Planeten immer noch möglich, wenn die Neigung der Achse größer wäre als jetzt, so die Forscher von Penn State.
"Wir haben derzeit keine Beobachtungen von extrasolaren Planeten, aber ich stelle mir vor, dass wir in naher Zukunft einige dieser kleinen Planeten aufdecken werden." sagt Dr. Darren M. Williams, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie, Penn State Erie, Behrend College. Die Frage vor uns ist, wie sie sein werden. Werden sie Monde haben? Wie wird ihr Klima sein? Werden sie sich mit dem Leben zusammenschließen oder wird das Leben selten sein?
"Ich vermute, basierend auf Simulationen und unserem eigenen Sonnensystem, dass viele erdähnliche Planeten Spinachsen haben werden, die stärker gekippt sind als die Erdachse."
Williams arbeitete mit David Pollard, wissenschaftlicher Mitarbeiter in den Geowissenschaften am Penn State, zusammen und verwendete allgemeine Zirkulationsklimamodelle, um eine Vielzahl von Neigungen, Kohlendioxidwerten und Planeten zu simulieren. Sie berichteten über ihre Ergebnisse im International Journal of Astrobiology.
Die Forscher betrachteten zunächst die heutige Erde mit Neigungen von 23, 54, 70 und 85 Grad. Die Neigung der Erde beträgt heute etwa 23 Grad. Die Simulation, die die heutige Erde und Neigung nachahmte, entsprach genau dem heutigen Klima, einschließlich regionaler Niederschlagsmuster, Schnee- und Eisbedeckung und Dürre.
"Neigungen, die größer als die Gegenwart sind, erzeugen globale Jahresmitteltemperaturen, die höher sind als die gegenwärtige Durchschnittstemperatur der Erde von etwa 57 Grad Fahrenheit." sagt Williams. "Oberhalb von 54 Grad Neigung geht der Trend dahin, dass die globale Jahresmitteltemperatur mit zunehmender Neigung abnimmt."
Der Wissenschaftler des Penn State erklärt, dass dieser Rückgang auftritt, weil nördlich des Äquators auf der heutigen Erde mehr Land existiert. Jahresmitteltemperaturen sind jedoch nicht der beste Weg, um festzustellen, ob ein Planet bewohnbar ist, da saisonale Temperaturschwankungen extrem sein können.
Die Forscher untersuchten auch diese geneigten Erden mit dem zehnfachen Kohlendioxid in der Atmosphäre. Kohlendioxid als Treibhausgas erhöht die Temperaturen auf einem Planeten. Diese Modelle produzierten Erden mit 11 bis 18 Grad Fahrenheit höheren Jahresmitteltemperaturen.
Da nicht alle Planeten die Erdgeographie haben werden, nahmen die Forscher eine Seite aus der Erdgeschichte und modellierten eine 750 Millionen Jahre alte Erde, die die Sturtianische Vereisung darstellt, und eine 540 Millionen Jahre alte Erde, die engste Annäherung verfügbar für die Varanger-Vereisung.
"Während der Sturtian waren die Landmassen hauptsächlich äquatorial und verklumpten sich größtenteils innerhalb von 30 Grad des Äquators." sagt der Penn State Erie Forscher. "Beim Varanger-Modell befindet sich alles in der Nähe des Südpols."
Während die Erde heute zu 30 Prozent aus Land und zu 70 Prozent aus Wasser besteht, sind diese alten Regionen zu 22 Prozent aus Land und zu 78 Prozent aus Wasser.
"Die höchsten Temperaturen und saisonalen Schwankungen treten bei den größten Landflächen in den mittleren bis hohen Breiten auf." sagt Williams.
Die Forscher ließen auch einige der Modellerden ohne Neigung laufen.
"Die gegenwärtige Erde ist einer der unbewohnbarsten Planeten, die wir simuliert haben" sagt Williams. "Ungefähr 8,7 Prozent der Erdoberfläche sind im Durchschnitt kälter als 14 Grad Fahrenheit, und dieser Prozentsatz erreicht im Februar aufgrund der großen Landmassen in hohen, schneebedeckten Breitengraden einen Höchstwert von 13,2 Prozent."
Die einzigen Planeten, die kälter als die heutige Erde sind, sind jene Planeten, die ohne Neigung simuliert wurden.
Die Varanger-Simulation mit dem meisten Land auf der südlichen Hemisphäre ist mit 15,6 Prozent der Oberfläche unter 14 Grad Fahrenheit im Juli und 9,3 Prozent der Oberfläche über 122 Grad Fahrenheit im Januar am extremsten. Im Durchschnitt sind fast 28 Prozent der Landmasse dieses Planeten nach Erdstandards unbewohnbar.
"Diese Simulation legt nahe, dass Planeten mit entweder großen polaren Superkontinenten oder kleinen Wasserbeständen für das Leben bei hoher Neigung am problematischsten sind." sagt Williams.
Keiner der Planeten mit erhöhter Neigung hatte permanente Eisplatten in der Nähe des Äquators. Dies garantiert jedoch nicht, dass eine Welt für das Leben geeignet ist, stellen die Forscher fest. Die extremen Temperaturen auf den meisten simulierten Erden würden es allen außer den einfachsten Lebensformen der Erde schwer machen, zu überleben. Extreme, die verursacht werden, weil die Neigung große Teile des Planeten für lange Zeiträume in 24-Stunden-Dunkelheit oder 24-Stunden-Sonnenlicht versetzt, würden auch photosynthetische Organismen hemmen.
Die Forscher schlagen vor, dass selbst bei hoher Neigung Leben auf den von ihnen modellierten Planeten existieren kann.
"Vorausgesetzt, das Leben besetzt nicht die kontinentalen Oberflächen, die saisonal von der höchsten Temperatur geplagt werden, könnten diese Planeten ein fortgeschritteneres Leben unterstützen." sagen die Forscher. "Während solche Welten ein Klima aufweisen, das sich stark von dem der Erde unterscheidet, werden viele dennoch für einfache und fortgeschrittene Formen des wasserabhängigen Lebens geeignet sein."
Es gibt also keinen Grund, erdähnliche Planeten mit mehr Neigung als die Erde von zukünftigen Suchen nach Leben jenseits des Sonnensystems auszuschließen.
"Wir haben einen Planeten und wir haben viele Arten auf diesem Planeten, aber es ist nur ein Datenpunkt." sagt Williams. "Vielleicht werden wir eines Tages alles über das Leben auf unserem eigenen Planeten herausfinden, aber nicht annähernd das, was anderswo möglich ist."
Die National Science Foundation unterstützte diese Arbeit.
Originalquelle: Pressemitteilung der Penn State University
