Όταν οι παγετώνες γίνονται κακοί:Πώς η Γη διέφυγε από τη συμπύκνωση CO2 και τον μόνιμο παγετώνα
Γνωρίζουμε από τα γεωλογικά αρχεία ότι η Γη έπρεπε να αντιμετωπίσει επεισόδια παγκόσμιων παγετώνων εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν. Πιστεύεται ευρέως στην επιστημονική κοινότητα ότι τα ηφαίστεια ήταν σε θέση να εκκενώσουν τότε μια μεγάλη ποσότητα ηφαιστειακών αερίων - συμπεριλαμβανομένου του CO2 - που είχαν συσσωρευτεί στην ατμόσφαιρα. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου αυτών των αερίων θέρμανε αποτελεσματικά την επιφάνεια της Γης που κάποια στιγμή κατάφερε να ξεφύγει από τον πλήρη παγετώνα.
Εκτός από τη Γη, αυτή τη στιγμή ανακαλύπτουμε χιλιάδες εξωηλιακούς πλανήτες, δηλαδή πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρια εκτός από τον Ήλιο. Εδώ και λίγα χρόνια, αρχίσαμε να ανακαλύπτουμε για πρώτη φορά πλανήτες που έχουν το μέγεθος της Γης και που μπορεί επίσης να έχουν επιφανειακές θερμοκρασίες παρόμοιες με τη Γη. Ευτυχώς, χάρη στο επικείμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, θα μπορέσουμε – μέσα σε λίγα χρόνια – να διερευνήσουμε την ατμόσφαιρα αυτών των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών.
Εν τω μεταξύ, ερευνητές σε όλο τον κόσμο εικάζουν τι κάνει έναν πλανήτη κατοικήσιμο όπως η Γη. Και ανακάλυψαν ότι υπάρχουν πολλοί λόγοι να πιστεύουμε ότι η Γη είναι το τέλειο μέρος για ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Έχει μαγνητικό πεδίο που μας προστατεύει από τον ηλιακό άνεμο. Έχει φεγγάρι που σταθεροποιεί την λοξότητα του και έτσι ρυθμίζει το κλίμα μακροπρόθεσμα. Έχει τη σωστή ποσότητα νερού στην επιφάνεια για να υπάρχουν τόσο εδάφη όσο και ωκεανοί. Και πολλά άλλα.
Εξερευνήσαμε στην επιστολή μας για τη Γη και την Πλανητική Επιστήμη μια ακόμη ιδιαιτερότητα της Γης:την ικανότητά της να ξεφεύγει από επεισόδια πλήρους παγετώνων. Αυτό ήταν ένα κρίσιμο σημείο για να παραμείνει η Γη κατοικήσιμη. Κατ' επέκταση, η ικανότητα εύκρατων εξωηλιακών πλανητών στο μέγεθος της Γης να ξεφεύγουν από επεισόδια παγετώνων είναι σημαντική για την κατοικησιμότητα τους.
Για να δοκιμάσουμε αυτήν την ιδέα, χρησιμοποιήσαμε ένα εξελιγμένο τρισδιάστατο αριθμητικό μοντέλο κλίματος που είναι σε θέση να προσομοιώσει την επιφάνεια και την ατμόσφαιρα οποιουδήποτε επίγειου πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από οποιοδήποτε αστέρι. Αυτό το μοντέλο λύνει τις εξισώσεις της υδροδυναμικής, της μικροφυσικής και της μεταφοράς ακτινοβολίας. Λαμβάνει υπόψη την επίδραση των διαφόρων αερίων του θερμοκηπίου και των νεφών στο κλίμα. Με αυτό το μοντέλο, μπορέσαμε να σχεδιάσουμε αριθμητικά πειράματα εξωηλιακών πλανητών που καλύπτονται πλήρως από πάγο και να διερευνήσουμε εάν η προσθήκη ηφαιστειακών αερίων στην ατμόσφαιρά τους (κυρίως CO2) θα μπορούσε να τους επιτρέψει να ξεφύγουν από τον παγετώνα.
Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας δείχνουν ότι οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά μόνο 15% πιο μακριά από τον Ήλιο τους (σε σύγκριση με τη Γη) θα μπορούσαν να είναι μόνιμα εγκλωβισμένοι σε παγκόσμιους παγετώνες σήμερα. Σε τέτοιους παγωμένους πλανήτες, η θερμοκρασία της επιφάνειας στους πόλους μπορεί να είναι τόσο χαμηλή που το CO2 που εκπέμπεται από τα ηφαίστεια θα συμπυκνωθεί και έτσι θα παγιδευτεί εκεί. Θα σχημάτιζε μόνιμα πολικά καλύμματα πάγου από πάγο CO2, ευρέως γνωστό ως ξηρός πάγος, που θα ήταν παρόμοια στη φύση με τα εποχιακά παγοκαλύμματα CO2 που παρατηρούνται στον πλανήτη Άρη σήμερα.
Αυτή η κατάσταση θα μπορούσε να γίνει ακόμη πιο σοβαρή για πλανήτες που διατηρούν τουλάχιστον τόσο νερό όσο η Γη. Δείχνουμε ότι, σε αυτούς τους πλανήτες, το CO2 θα μπορούσε να παγιδευτεί κάτω από τον πάγο του νερού, μόνιμα, με αποτέλεσμα έναν πλανήτη που θα κολλήσει σε μια ατελείωτη εποχή παγετώνων. Αυτό είναι, στην πραγματικότητα, άμεση συνέπεια του ότι ο πάγος CO2 είναι πιο πυκνός από τον πάγο νερού.
Τελικά, η εργασία μας δείχνει μια άλλη απόδειξη ότι η Γη βρίσκεται ακριβώς στο σωστό μέρος για ζωή όπως τη γνωρίζουμε.
Αυτή η εργασία αποτελεί μέρος της συνεχιζόμενης έρευνας του Martin Turbet στο Laboratoire de Météorologie Dynamique.
