Die Eisschale verurteilt den Himmelskörper überhaupt nicht zur Unbewohnbarkeit.
Wissenschaftler der University of Toronto (Kanada) haben mithilfe von Simulationen herausgefunden, dass vollständig eisbedeckte Planeten, die heute als ungeeignet für das Leben angesehen werden, Regionen haben müssen, die konstant positive Sommertemperaturen aufrechterhalten. Dazu benötigen sie nur eine Atmosphäre, deren Dichte der der Erde nahe kommt, und eine mäßige Menge flüssigen Wassers. Der Text des entsprechenden Artikels befindet sich auf dem Preprint-Server der Cornell University.
Derzeit wird angenommen, dass der Planet für eine nachhaltige Bewohnbarkeit einen funktionierenden Kohlenstoffkreislauf haben muss. Dies ist der Name des Kohlenstoffkreislaufs in der Natur, wenn Kohlendioxid der Atmosphäre aufgrund chemischer Wechselwirkungen mit Gesteinen Carbonate bildet. Letztere sinken aufgrund der Plattentektonik in den Mantel, von wo aus sie schließlich durch Mantelströme angehoben werden, wodurch bei Vulkanausbrüchen regelmäßig Kohlendioxid in die Atmosphäre zurückfällt.
Wenn ein Glied in dieser Kette beschädigt ist, gibt es kein Klima, das für ein komplexes Leben auf dem Planeten in der Nähe des Gelben Zwergs stabil und akzeptabel ist. Auf der Venus beispielsweise "brach" der Mechanismus zum Entfernen von Kohlendioxid aus der Atmosphäre, und infolgedessen ist es dort zu heiß. Auf dem Mars gibt es einen Mechanismus, um dasselbe Gas wieder in die Atmosphäre zu bringen, und daher ist es dort zu kalt.
Das Problem bei einem solchen Schema ist, dass es wirklich anfällig für "Ausfälle" ist und möglicherweise nicht aus solchen "Ausfällen" von selbst hervorgeht. Wenn beispielsweise die Temperatur auf der Erde jetzt merklich unter -100 Grad Celsius eingestellt wird (theoretisch ist dies in einigen Fällen möglich), fällt fast das gesamte Kohlendioxid einfach in Form von Schnee heraus, wodurch der Kohlenstoffkreislauf beendet wird. Und es wird nicht möglich sein, die Temperatur wieder zu erhöhen, denn ohne dieses wichtige Treibhausgas wird der Planet nie wieder wärmer. Aus diesem Grund können sich viele Exoplaneten, die sich nach Berechnungen in der bewohnbaren Zone befinden, tatsächlich als Schneeballplaneten herausstellen. Sie werden von der Leuchte so viel Energie erhalten wie die Erde, aber festes Eis wird seinen Hauptteil in den Weltraum reflektieren und der Planet wird eine leblose Schneewüste bleiben.
Die Autoren der neuen Arbeit berechneten anhand eines speziellen Modells, wie sich die allgemeine Vereisung der Erde (wenn der gesamte Planet mit Eis bedeckt ist) auf ein langfristiges Klima auswirken würde. Sie fanden heraus, dass im Gegensatz zu früheren Vorstellungen sogar auf einem einst eisigen Planeten eine kontinuierliche Eisdecke in der Äquatorregion aufbrechen kann.
Eine Reihe von Faktoren kann helfen. Beispielsweise können warme Meeresströmungen die Eisdecke lokal überhitzen, selbst wenn der gesamte Planet ziemlich kalt bleibt. Hohe steile Berge in der Äquatorregion können felsige Stellen bilden, in denen die Sonnenstrahlen aktiv von dunklen Steinen absorbiert werden und sich die Eisdecke dort nicht festsetzen kann.
Darüber hinaus stellte sich heraus, dass selbst bei einer sehr begrenzten Öffnung der Eisdecke in diesem Bereich ein echter Kohlenstoffkreislauf zu funktionieren beginnt. Auf einem Schneeballplaneten an einem Ort lokaler Erwärmung wird Trockeneis (festes Kohlendioxid) sublimiert und beginnt mit Gesteinen zu reagieren. Infolgedessen werden Carbonate gebildet, und wenn die Plattentektonik arbeitet, beginnen sie, in den Mantel abzusteigen und dann mit Mantelaufwinde nach oben zu steigen.
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Darüber hinaus hat die Modellierung gezeigt, dass die Sommertemperaturen am Äquator eines Schneeballplaneten, deren Parameter in der Nähe der Erde liegen, 10 Grad Celsius stabil überschreiten werden. Dadurch wird dort eine saisonale Vegetation möglich.
Interessanterweise bieten die Autoren zuverlässige Fernanzeigen an, die einen solchen Schneeballplaneten von einem gewöhnlichen erdähnlichen unterscheiden. Schneeballatmosphären haben ein erhöhtes Verhältnis von Kohlendioxid zu Wasserdampf. Tatsache ist, dass die Wasserverdunstung bei "Schneebällen" sehr gering ist, da die Meere und Ozeane mit Eis bedeckt sind - es gibt keinen Ort, an dem Wasser verdunsten kann. Im Gegenteil, Kohlendioxid kann nirgendwo hingehen, da Gesteine es nur in äquatorialen Zonen binden können, in denen warme Oasen existieren können. Daher enthalten die Spektren solcher Planeten mehr der üblichen Spuren von Kohlendioxid und weniger Wasserdampf.
Eine solche Reihe von Indikatoren wird es bald ermöglichen, in der Praxis festzustellen, ob die Hypothesen der Autoren über die Bewohnbarkeit von Schneeballplaneten korrekt sind. Das neue James Webb-Weltraumteleskop, das die USA in den 2020er Jahren ins All bringen wollen, wird empfindlich genug sein, um die Zusammensetzung der Atmosphäre nahegelegener terrestrischer Exoplaneten zu analysieren.