Υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ της αλατότητας των ωκεανών της Γης και του κλίματός της. Η αλατότητα μπορεί να έχει δραματική επίδραση στο κλίμα οποιουδήποτε πλανήτη σαν τη Γη που περιφέρεται γύρω από έναν αστέρα που μοιάζει με τον Ήλιο. Τι γίνεται όμως με τους εξωπλανήτες γύρω από τους M-νάνους αστέρες;
Credit: NASA/NOAA
Κάθε πλανήτης έχει ένα μετρήσιμο albedo, δηλαδή το ποσοστό του αστρικού φωτός που ανακλά πίσω στο διάστημα. Μετριέται σε μια κλίμακα από το 0, που θα ήταν ένα μαύρο αντικείμενο που δεν ανακλά φως, έως το 1,00, ένα αντικείμενο που ανακλά όλο το φως. Δεδομένου ότι ένα υψηλότερο albedo ανακλά περισσότερο αστρικό φως, αυτό έχει μια ψυκτική επίδραση στο κλίμα ενός αντικειμένου. Στο Ηλιακό μας Σύστημα, το φεγγάρι του Κρόνου ο Εγκέλαδος έχει το υψηλότερο albedo. Ο Εγκέλαδος καλύπτεται από φωτεινό, ανακλαστικό πάγο που ανακλά το μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού φωτός που φτάνει σε αυτόν. (Σημειώστε ότι υπάρχουν διαφορετικές μετρήσεις για το albedo και μπορεί να είναι αρκετά διαφορετικές, οδηγώντας σε κάποια σύγχυση).
Ο Ερμής έχει το χαμηλότερο albedo επειδή καλύπτεται κυρίως από σκοτεινό βράχο. (Αντικείμενα όπως οι κομήτες μπορεί να έχουν ακόμη χαμηλότερο albedo). Το albedo της Γης είναι περίπου 0,3, σε μεγάλο βαθμό λόγω της νεφελώδους ατμόσφαιρας του πλανήτη μας. Ο πάγος στην Ανταρκτική, τη Γροιλανδία και ο εποχικός πάγος στην Αρκτική συμβάλλουν επίσης. Το albedo της Γης αλλάζει κατά τη διάρκεια των εποχών καθώς ο πάγος διαστέλλεται και υποχωρεί. Εν ολίγοις, το albedo της Γης βοηθά στη ρύθμιση του κλίματος του πλανήτη.
Τα επίπεδα αλατότητας του ωκεανού επηρεάζουν την ποσότητα του θαλάσσιου πάγου που σχηματίζεται και, με τη σειρά του, επηρεάζει το albedo της Γης. Όσο περισσότερο αλάτι υπάρχει, τόσο περισσότερο πέφτει το σημείο πήξης, καθιστώντας δυσκολότερο τον σχηματισμό πάγου. Υψηλότερη αλατότητα σημαίνει λιγότερος πάγος, πράγμα που σημαίνει ότι το albedo είναι χαμηλότερο και λιγότερο ηλιακό φως ανακλάται πίσω στο διάστημα.
Αλλά πώς θα επηρεάσει η αλατότητα των ωκεανών τους εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από αστέρες που είναι διαφορετικοί από τον Ήλιο μας; Αυτό είναι το ερώτημα που ερευνά η νέα έρευνα με τίτλο Climatic Effects of Ocean Salinity on M Dwarf Exoplanets (Κλιματικές επιδράσεις της αλατότητας των ωκεανών στους εξωπλανήτες M Dwarf). Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Kyle Batra από το Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικής και Πλανητικής Επιστήμης στο Πανεπιστήμιο Purdue. Ο Batra είναι επίσης μέλος της Ομάδας Εξω-ωκεανογραφίας του Δικτύου της NASA για τους Ωκεάνιους Κόσμους.
Οι νάνοι αστέρες τύπου Μ ονομάζονται επίσης κόκκινοι νάνοι και το φως τους είναι διαφορετικό από το φως του Ήλιου. Πολλές έρευνες έχουν γίνει για την αλατότητα των ωκεανών και τη συνολική επίδρασή της στο κλίμα της Γης. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η έρευνα λείπει όταν πρόκειται για εξωπλανήτες γύρω από κόκκινους νάνους. «Ωστόσο, το πώς η σύνθεση των ωκεανών επηρεάζει το κλίμα κάτω από διαφορετικές συνθήκες, όπως γύρω από αστέρες διαφορετικού τύπου ή σε διαφορετικές θέσεις εντός της κατοικήσιμης ζώνης, δεν έχει διερευνηθεί», γράφουν οι συγγραφείς.
Οι M νάνοι εξωπλανήτες (εξωπλανήτες γύρω από Μ νάνους αστέρες) είναι ιδιαίτερα σημαντικοί, όταν πρόκειται για τη μελέτη των εξωπλανητών και της πιθανής κατοικησιμότητάς τους. Οι νάνοι αστέρες τύπου Μ είναι αστέρες χαμηλής μάζας που έχουν εξαιρετικά μεγάλη, σταθερή διάρκεια ζωής. Αυτό είναι ένα όφελος για πιθανή κατοικησιμότητα. Οι νάνοι Μ είναι επίσης ο πιο άφθονος τύπος αστεριών, οπότε η λογική λέει ότι φιλοξενούν τους πιο βραχώδεις πλανήτες και οι παρατηρήσεις μας δείχνουν ότι φιλοξενούν λίγους γίγαντες αερίου.
Οι ερευνητές εργάστηκαν με πολλές βασικές μεταβλητές στα μοντέλα τους, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο αλλάζει η νοημοσύνη κατά τη διάρκεια της ζωής ενός αστεριού. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο γενικής κυκλοφορίας ωκεάνιας ατμόσφαιρας (GCM) για να διερευνήσουν πώς οι νάνοι Μ και οι αστέρες τύπου G όπως ο Ήλιος μας, ανταποκρίνονται στην αλατότητα των ωκεανών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αστέρες, όπως ο Ήλιος μας, ανταποκρίνονται πιο δραματικά στις αλλαγές της αλατότητας των ωκεανών. «Βρίσκουμε ότι η αύξηση της αλατότητας των ωκεανών από 20 σε 100 g/kg στο μοντέλο μας έχει ως αποτέλεσμα τη μη γραμμική μείωση του πάγου και τη θέρμανση σε πλανήτες γύρω από αστέρες τύπου G, προκαλώντας μερικές φορές απότομες μεταβάσεις σε διαφορετικές κλιματικές καταστάσεις», γράφουν οι ερευνητές. Ακριβώς όπως στην πραγματική Γη, οι προσομοιώσεις αστέρωνν τύπου G έδειξαν ότι ο θαλάσσιος πάγος περιοριζόταν σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και ότι η κάλυψή του μειώθηκε καθώς αυξανόταν η αλατότητα. Η κάλυψη μειώθηκε από 19,5% στα 35 γραμμάρια αλάτι ανά κιλό σε 3,5% στα 100 γραμμάρια ανά κιλό. Αυτή είναι μια απότομη μετάβαση. Οι μεταβάσεις ήταν λιγότερο απότομες στους νάνους Μ αστέρες. «Αντίθετα, ο θαλάσσιος πάγος στους M-νάνους πλανήτες ανταποκρίνεται πιο σταδιακά και γραμμικά στην αυξανόμενη αλατότητα», γράφουν οι ερευνητές. Οι μεταβάσεις ήταν λιγότερο απότομες στους νάνους Μ. Αντίθετα, ο θαλάσσιος πάγος στους M-νάνους πλανήτες ανταποκρίνεται πιο σταδιακά και γραμμικά στην αυξανόμενη αλατότητα, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Οι ερευνητές προσδιόρισαν επίσης πώς η αλατότητα και η κάλυψη πάγου επηρέασαν τις επιφανειακές θερμοκρασίες. Στη Γη, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας αυξήθηκε από 8 Κελσίου σε 14 Κελσίου καθώς η αλατότητα αυξήθηκε από 35 σε 100 γραμμάρια/κιλό. Οι Μ-νάνοι πλανήτες δεν παρουσίασαν παρόμοια αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας. «Επιπλέον, οι μειώσεις του θαλάσσιου πάγου στους M-νάνους πλανήτες δεν συνοδεύονται από σημαντική θέρμανση της επιφάνειας όπως στους πλανήτες G-star», εξηγούν οι ερευνητές.
Οι πλανήτες σε κατοικήσιμες ζώνες γύρω από τους M-νάνους μοιράζονται ένα άλλο χαρακτηριστικό. Δεδομένου ότι η κατοικήσιμη ζώνη γύρω από έναν M-νάνο είναι πολύ πιο κοντά στον αστέρα παρά γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο, πολλοί από τους πλανήτες αναμένεται να είναι παλιρροιακά κλειδωμένοι. Αυτό επηρεάζει τα πάντα για το κλίμα τους. «Σε αυτό το σενάριο, ο θαλάσσιος πάγος συνδέεται ακόμη λιγότερο με το πλανητικό albedo από ό,τι στις προσομοιώσεις μας με περιστροφή σαν της Γης, επειδή ο πάγος στη νυχτερινή πλευρά δεν θα αλληλεπιδράσει με την εισερχόμενη ακτινοβολία», εξηγούν οι συγγραφείς.
Σε ένα παλιρροϊκά κλειδωμένο σενάριο (ο πλανήτης είναι παλιρροϊκά κλειδωμένος στον μητρικό του αστέρα), η ανάμειξη των ωκεανών και της ατμόσφαιρας έχει πιο δυναμικές μεταβλητές. «Σε διαφορετικά καθεστώτα περιστροφής και κυκλοφορίας, η ευαισθησία του κλίματος στην αλατότητα μπορεί, επομένως, να διαφέρει», εξηγούν οι ερευνητές. Το αφήνουν στη μελλοντική έρευνα να διερευνήσει αυτά τα σενάρια.
Αυτά τα αποτελέσματα είναι πολύ ενδιαφέροντα, αλλά δυστυχώς, μια ευκαιρία να τα δοκιμάσουμε σε σχέση με παρατηρήσεις δεν θα προκύψει σύντομα, επειδή δεν μπορούμε να αντιληφθούμε εξ αποστάσεως την αλατότητα των ωκεανών των εξωπλανητών. Στην πραγματικότητα, δεν είμαστε καν βέβαιοι ότι αυτοί που φαίνονται σαν εξωπλανήτες με ωκεανούς έχουν στην πραγματικότητα ωκεανούς. Αλλά τουλάχιστον αυτή η ερασία δείχνει τι επίδραση μπορεί να έχει η αλατότητα των ωκεανών στους άφθονους βραχώδεις πλανήτες που περιφέρονται γύρω από τους M-νάνους αστέρες του γαλαξία μας. «Αυτό είναι ένα ενθαρρυντικό αποτέλεσμα που υποδηλώνει ότι οι αβεβαιότητες σχετικά με την αλατότητα των εξω-ωκεανών είναι λιγότερο ανησυχητικές για την κατανόηση του κλίματος και της κατοικιμότητας των πλανητών M-νάνων σε σύγκριση με τους πλανήτες G-star», καταλήγουν οι ερευνητές.
Περισσότερα εδώ
Η σχετική εργασία υπάρχει εδώ
