Dünya'da kıtalar muhtemelen yaşamı desteklemek için gereklidir. Kıtalar Dünya'nın viskoz mantosunun üzerinde 'yüzer' ve gezegenin çekirdeğinden gelen ısı mantonun katılaşmasını ve kıtaları yerine kilitlemesini engeller.

Çekirdek, nötron yıldızı çarpışmalarından gelen radyoaktif elementlerin varlığı nedeniyle sıcaktır. Evrende ilk kıtaların ne zaman oluştuğunu hesaplamak mümkün olmalıdır.

Jane Greaves Galler'deki Cardiff Üniversitesi Fizik ve Astronomi Fakültesi'nde astronomi profesörüdür. Çalışmaları gezegen oluşumu ve yaşanabilirlik üzerine odaklanıyor.

Yeni araştırması Amerikan Astronomi Derneği'nin Araştırma Notları'nda yayımlandı. Başlığı basit bir soru: "İlk Ekzokontinentler Ne Zaman Oluştu?"

Greaves'in çalışması, yaşanabilir dünyalar arayışını daha etkili hale getirmeyi amaçlıyor. Eğer kıtalar ve onlara olanak sağlayan levha tektoniği yaşam için kritik öneme sahipse, kayalık gezegenlerin olası konumlarını daraltmak yaşanabilir dünyalar arayışını daha etkili hale getirebilir.

Öncelikle, kıtalar ve levha tektoniği neden önemlidir?

Levha tektoniği yaşam için tamamen gerekli olmayabilir. Ancak Dünya'nın sıcaklığını ılımlı hale getirerek önemli bir rol oynarlar. Isının çekirdekten dışarı çıkmasına izin verirler ve çekirdekteki çok fazla ısı Dünya'nın koruyucu manyetosferini engeller.

Ayrıca Dünya'yı Goldilocks Bölgesi olarak adlandırılan bölgede tutmaya yardımcı olurlar. Ancak bazı araştırmalar, levha tektoniğinin milyarlarca yıl önce yaşam ilk ortaya çıktığında çok aktif olmadığını gösteriyor. Dolayısıyla yaşamın başlaması için gerekli olmayabilirler, ancak yaşamın devam etmesi ve insanlar gibi daha karmaşık canlılara dönüşmesi için muhtemelen gereklidirler.

Bu nedenle yaşam ve yaşanabilir gezegen arayışı, levha tektoniğine sahip kayalık gezegenlere yönelmelidir. Gerçekten bulmak istediğimiz şey kıtaları olan gezegenlerdir. Kıtaları olan gezegenler, olmayan gezegenlere göre daha uzun süre daha fazla biyokütleyi destekleyebilir ve levha tektoniği kıtaları yaratır.

Reaves, hangi gezegenlerin kıtalara sahip olabileceğini, hangi gezegenlerin levha tektoniğine sahip olabileceğini izleyerek bulmanın bir yolunu buldu.

İşin büyük kısmı ısıya dayanıyor. Kayalık bir gezegenin çekirdeği yeterince ısı üretiyorsa, muhtemelen aktif levha tektoniği vardır ve Dünya'nın çekirdeğinin neden ısı ürettiğini biliyoruz.

Çekirdek 238Uranyum, 232Toryum ve 40Potasyum radyoaktif izotoplarını içerir. Jeolojik zaman ölçekleri boyunca bu elementler bozunarak başka elementlere dönüşür ve ısı üretir.

Bu elementler tesadüfen ortaya çıkmaz. Nötron yıldızlarında ve süpernova patlamalarında oluşurlar.

Tüm bunlarda muazzam miktarda ayrıntı var ve tek bir çalışma hepsini bir araya getiremez. Greaves'in çalışması bunu anlamak için daha geniş bir bakış açısı denemesi.

"Burada, fotosferik bollukları gezegensel radyojenik ısınmanın bazı çıkarımlarına izin veren yıldızların varsayımsal Dünya benzeri gezegenleri için keşifsel bir yöntem sunuyorum" diye yazıyor.

Yıldızlar ve onların etrafında oluşan gezegenler arasındaki bağlantı bunda rol oynuyor. Gezegenler, bir yıldızın oluştuğu aynı malzeme olan güneş bulutsusundan oluşur. Dolayısıyla bir yıldızdaki farklı kimyasal elementlerin bolluğu, etrafında oluşan gezegenlere de yansıyor.

Greaves, farklı elementlerin yıldız bolluğuyla ilgili önceki çalışmalardan veri aldı ve daha sonra bunları Gaia'daki yıldızların yaşlarıyla birleştirdi.

Doğruluk için iki ayrı yıldız popülasyonuna baktı: ince diskli yıldızlar ve kalın diskli yıldızlar. İnce disk yıldızları tipik olarak daha genç ve daha yüksek metalikliğe sahipken, kalın disk yıldızları daha yaşlı ve metal bakımından fakirdir.

Elde ettiği sonuçlar, Dünya'da kıtaların ortaya çıkışının medyan değeri temsil ettiğini gösteriyor.

Dünya'nın levha tektoniği yaklaşık 3 milyar yıl önce ya da Evren'in başlangıcından bu yana yaklaşık 9,5 milyar yıl önce başlamıştır. Greaves'in örnekleminde, ilk kıtalar Dünya'dan 2 milyar yıl önce ince disk yıldızlarında ortaya çıkmıştır. Çalışmasındaki kalın diskli yıldızlar, kıtaları daha da erken ortaya çıkan kayalık gezegenler üretti: Dünya'nınkinden yaklaşık 4 ila 5 milyar yıl önce.

Ayrıca çoğu gezegende kıtaların Dünya'dakinden daha yavaş oluşacağını buldu. Gezegenlerin kıta oluşturmak için doğru miktarda ısıya ihtiyacı vardır ve çok fazla ısı olumsuzdur.

Greaves ayrıca kıtalar ile yıldızlardaki Fe/H oranı arasında da bir korelasyon buldu.

"Yıldızların demir içeriğine karşı genel bir eğilim var, kıtalar daha düşük [Fe/H] oranlarında daha erken ortaya çıkıyor" diye yazıyor.

Greaves, Güneşimizden daha düşük metalikliğe sahip yıldızların, kıtaları olan yaşanabilir dış gezegenleri aramak için iyi bir yer olabileceğini yazıyor.

"Güneş-altı metalikliğe sahip sistemler özellikle ilginç görünüyor" diye yazıyor.

Örnekleminde, bu gezegenlerin hepsi kıtaları Dünya'dan daha hızlı oluşturdu, bu yüzden gelişmiş yaşam orada daha olası. Belki bizden bile daha gelişmiş.

Kalın disk yıldızları da ilgi çekici çünkü kıtaları hızla geliştirdikleri açık.

"Örnek kalın disk sistemleri özellikle çok ileridedir ve daha fazla araştırmayı hak etmektedir" diye yazıyor ve dış gezegenlere sahip olduğunu bildiğimiz tüm yıldızların sadece yüzde 7'sinin kalın disk yıldızları olduğunu ekliyor.

Yaklaşmakta olan Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi'nin faaliyete geçmesine daha yıllar var ve bilim camiasının arama kriterlerini ve en iyi hedeflerin neler olduğunu belirlemesi için zaman var.

"Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi'nin en üst düzey hedef listesinde sadece 46 FGK yıldızı var" diye yazıyor. Ancak bunlardan 15'i onun sonuçlarında yer alıyor. Eğer çalışması doğruysa, "...sadece bu örneklemde bile Dünya'dakinden daha gelişmiş biyosferlere sahip iki sistem olabilir."

Greaves, uzun ömürlü kıtalara sahip yaşanabilir gezegenler bulmak için görünümün iyi olduğu sonucuna varıyor.

"Yakınlardaki Güneş benzeri yıldızların şimdiden birkaç aday ev sahibi ürettiği göz önüne alındığında, kıtaları olan kayalık dış gezegenler bulmak için görünüm çok umut verici görünüyor" diye yazıyor.

Bir sonraki adım, radyojenik ısınmaya neden olan toryum ve potasyum izotoplarının yıldız bolluğunu araştırmaktır. Bunu yapmak "...karadaki yaşamın Dünya'dakinden daha eski olabileceği daha eski sistemleri ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir."

Bazı elementler jeofiziksel olarak kritiktir, özellikle de U, Th ve K gibi radyojenik ısı üretenler. Fe'yi de eklediğinizde, bu element grubu bir gezegenin çekirdek boyutu, yerçekimi ve iç sıcaklığı için kritiktir. Bir gezegenin iç sıcaklığı, yalnızca yaşamı destekleyen manyetosferi yönettiği için değil, aynı zamanda levha tektoniği ve kıtalar için gerekli koşulları yaratmaya yardımcı olduğu için de kritiktir.

Önceki araştırmalar, galaktik tarihin başlarında kıtaları olan Dünya benzeri gezegenlerin daha yüksek bir olasılığa sahip olduğunu ve galaksi evrimleştikçe bir düşüş olduğunu göstermektedir. Ancak dış gezegenler, yaşanabilirlik, radyojenik ısınma, kıtalar ve levha tektoniği ve daha yüzlerce şey hakkında öğrenmemiz gereken çok şey var.

 

Kaynak: https://www.sciencealert.com/