Potrebbero esserci più pianeti abitabili nell'universo di quanto pensassimo in precedenza, secondo i geologi della Penn State, i quali suggeriscono che la tettonica a zolle, a lungo ritenuta un requisito per condizioni adatte alla vita, in realtà non è necessaria.

Quando si cercano pianeti abitabili o vita su altri pianeti, gli scienziati cercano le biofirme dell'anidride carbonica atmosferica. Sulla terra, l'anidride carbonica atmosferica aumenta il calore superficiale attraverso l'effetto serra. Il carbonio si sposta anche nel sottosuolo e ritorna nell'atmosfera attraverso processi naturali.

"Il vulcanismo rilascia gas nell'atmosfera, e poi attraverso gli agenti atmosferici, l'anidride carbonica viene estratta dall'atmosfera e sequestrata in rocce e sedimenti superficiali, " ha detto Bradford Foley, assistente professore di geoscienze. "Bilanciare questi due processi mantiene l'anidride carbonica a un certo livello nell'atmosfera, il che è davvero importante per mantenere il clima temperato e adatto alla vita."

La maggior parte dei vulcani della Terra si trova al confine delle placche tettoniche, che è uno dei motivi per cui gli scienziati credevano che fossero necessari per la vita. subduzione, in cui una placca viene spinta più in profondità nel sottosuolo da una placca in collisione, può anche aiutare nel ciclo del carbonio spingendo il carbonio nel mantello.

I pianeti senza placche tettoniche sono conosciuti come pianeti con coperchio stagnante. Su questi pianeti, la crosta è un gigante, piastra sferica galleggiante sul mantello, piuttosto che pezzi separati. Si pensa che questi siano più diffusi dei pianeti con tettonica a placche. Infatti, La Terra è l'unico pianeta con placche tettoniche confermate.

Foley e Andrew Smye, professore assistente di geoscienze, ha creato un modello al computer del ciclo di vita di un pianeta. Hanno esaminato quanto calore potrebbe trattenere il suo clima in base al suo budget termico iniziale, o la quantità di calore e di elementi che producono calore presenti quando si forma un pianeta. Alcuni elementi producono calore quando decadono. Sulla terra, l'uranio in decomposizione produce torio e calore, e il torio in decomposizione produce potassio e calore.

Dopo aver eseguito centinaia di simulazioni per variare le dimensioni e la composizione chimica di un pianeta, i ricercatori hanno scoperto che i pianeti con coperchio stagnante possono sostenere le condizioni per l'acqua liquida per miliardi di anni. Al massimo estremo, potrebbero sostenere la vita fino a 4 miliardi di anni, approssimativamente la durata della vita della Terra fino ad oggi.

"Hai ancora vulcanismo sui pianeti con coperchio stagnante, ma ha una vita molto più breve rispetto ai pianeti con tettonica a zolle perché non c'è così tanto ciclo, " disse Smye. "I vulcani risultano in una successione di colate laviche, che sono sepolti come strati di una torta nel tempo. Le rocce e i sedimenti si riscaldano tanto più quanto più in profondità vengono sepolti".

I ricercatori hanno scoperto che a temperature e pressioni sufficientemente elevate, l'anidride carbonica può fuoriuscire dalle rocce e raggiungere la superficie, un processo noto come degasaggio. Sulla terra, Smye ha detto, lo stesso processo si verifica con l'acqua nelle zone di faglia di subduzione.

Questo processo di degasaggio aumenta in base a quali tipi e quantità di elementi che producono calore sono presenti in un pianeta fino a un certo punto, disse Foley.

"C'è un punto debole in cui un pianeta sta rilasciando abbastanza anidride carbonica per evitare che il pianeta si congeli, ma non così tanto che gli agenti atmosferici non possono estrarre l'anidride carbonica dall'atmosfera e mantenere il clima temperato, " Egli ha detto.

Secondo il modello dei ricercatori, la presenza e la quantità di elementi che producono calore erano indicatori di gran lunga migliori del potenziale di un pianeta per sostenere la vita.

"Un punto interessante da portare a casa di questo studio è che la composizione o la dimensione iniziale di un pianeta è importante nel definire la traiettoria per l'abitabilità, " disse Smye. "Il destino futuro di un pianeta è stabilito fin dall'inizio della sua nascita."

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nell'attuale numero di Astrobiologia .