В поиске далеких, потенциально обитаемых экзопланет углекислый газ может служить одним из самых важных маркеров жизни. На Земле он дает источник углерода для построения органических веществ растениям и обеспечивает парниковый эффект, необходимый для поддержания температуры. Из атмосферы его выводят живые организмы, и, в конце концов, углекислый газ оказывается запертым в минералах литосферы. Но это лишь одна половина цикла: замыкают его вулканы, постоянно пополняющие запас углекислого газа в воздухе, и биосфера Земли (если не считать дополнительного влияния человека) существует в рамках этого баланса между поступлением и утилизацией углекислого газа.
Опять же, на Земле вулканы находятся на границах тектонических плит, движения и столкновения которых обеспечивают энергией их активность. Но тектоника плит считается редкостью в космосе, ученые предполагают, что литосфера большинства планет сложена целым, неразрывным и неподвижным слоем. По большому счету, подтвержденное существование тектоники есть только на Земле, но и ее отсутствие может не быть большим препятствием для развития жизни. К такому выводу пришли геологи из Университета штата Пенсильвания, статью которых публикует журнал Astrobiology.
Брэдфорд Фоли (Bradford Foley) и профессор Эндрю Смай (Andrew Smye) провели расчеты «энергетического баланса» планеты при моделировании ее жизненного цикла – и без участия тектоники плит. Ученых интересовало, способно ли «первоначальное» тепло сформировавшейся планеты, плюс энергия радиоактивного распада в ее недрах, сами по себе поддерживать необходимый приток тепла - без участия подвижной литосферы. И действительно, даже при этом смоделированные авторами планеты могли сохранять нужные количества энергии на протяжении до 4 млрд лет – для появления и развития жизни срок более чем достаточный.
Круговорот углерода при этом происходит медленнее, но все-таки происходит: ранний вулканизм покрывает планету слоем застывшей лавы, которая со временем скрывается под осадочными породами и уходит на глубину. Здесь она снова нагревается и плавится, выпуская запертый углекислый газ. Интенсивность этого процесса определяется конкретным составом и размерами планеты, и во многих рассмотренных учеными случаями они обеспечивали достаточно интенсивный обмен веществ, подходящий для развития биосферы.
