Artimiausiu metu pradėsiantys veikti teleskopai, tokie kaip James Webb kosminis teleskopas, tą darys dar geriau, taigi artėja tikras perversmas supratime apie planetų atmosferų įvairovę.
Jei planetoje yra gyvybės, jos vykdomos metabolinės reakcijos išskiria įvairių dujų, kurios gali užsilikti atmosferoje. Jei dujos negali išlikti atmosferoje ilgą laiką, nebent yra išskiriamos gyvybinių procesų, jos vadinamos biopėdsaku.
Žemėje pagrindinis biopėdsakas yra deguonis – jei čia nebūtų gyvybės, visas atmosferinis deguonis greitai sureaguotų su uolienomis ir pranyktų. Įprastai manoma, kad taip turėtų būti ir kitose uolinėse planetose. Tad nenuostabu, kad nežemiškos gyvybės paieškos koncentruojasi būtent į deguonies paieškas.
Visgi panašu, kad deguonis gali atsirasti ne vien gyvybės dėka. Naujo tyrimo autoriai išnagrinėjo galimus uolinių planetų evoliucijos kelius ir rado bent tris galimybes, kaip negyvos planetos atmosferoje galėtų būti daug deguonies.
Planetų evoliucija nagrinėta naudojant detalius skaitmeninius modelius, kuriuose atsižvelgiama į medžiagų apykaitą tarp planetos gelmių, plutos, vandenynų (jei tokie egzistuoja) ir atmosferos per milijonus metų. Jei pradinė planetos sandara panaši į Žemės, tai negyvybiniai procesai tikrai negali paskleisti daug deguonies į atmosferą – vos atsiradęs, jis greitai pranyksta.
Bet jei planetoje yra labai daug anglies dvideginio ir nemažai vandens, planetos paviršius ir atmosfera įkaista, vanduo nesikondensuoja į vandenynus, o po truputį skyla į vandenilį ir deguonį. Vandenilis pabėga į kosmosą, o deguonis užsilieka atmosferoje, ypač viršutiniuose jos sluoksniuose. Sunkesnis anglies dvideginis telkiasi arčiau paviršiaus ir trukdo deguoniui sąveikauti su uolienomis.
Jei planetoje yra labai daug vandens – bent 50 kartų daugiau, nei Žemėje – visą planetos paviršių padengia storas vandenynas, kuris užspaudžia plutą ir sustabdo praktiškai visus geologinius procesus. Nuo vandenyno nuolat kyla vandens garai, kuriuos žvaigždės spinduliai skaido į vandenilį ir deguonį; vandenilis pabėga, o deguonis lieka atmosferoje, prieš tai prisotinęs vandenyną. Trečias scenarijus – planeta su labai mažai vandens. Stingstant jos plutai, vanduo sugeria karštį ir lieka atmosferoje. Maždaug milijoną metų po plutos sustingimo planetos atmosferoje gali būti gausu deguonies.
Visus šiuos scenarijus galima atskirti nuo planetos su gyvybe, tačiau tam reikia informacijos ne vien apie deguonį atmosferoje, bet ir apie kitas atmosferos sudėtines dalis bei planetos temperatūrą. Taigi remtis vien deguonies aptikimu, ieškant planetų su galima gyvybe, nėra teisinga.
Tyrimo rezultatai publikuojami AGU Advances.
