Il y a peut-être plus de planètes habitables dans l'univers que nous ne le pensions auparavant, selon les géoscientifiques de Penn State, qui suggèrent que la tectonique des plaques - longtemps supposée être une exigence pour des conditions propices à la vie - n'est en fait pas nécessaire.

Lors de la recherche de planètes habitables ou de vie sur d'autres planètes, les scientifiques recherchent les biosignatures du dioxyde de carbone atmosphérique. Sur Terre, le dioxyde de carbone atmosphérique augmente la chaleur de surface par effet de serre. Le carbone fait également un cycle vers le sous-sol et retourne dans l'atmosphère par le biais de processus naturels.

"Le volcanisme libère des gaz dans l'atmosphère, puis par les intempéries, le dioxyde de carbone est extrait de l'atmosphère et séquestré dans les roches de surface et les sédiments, " a déclaré Bradford Foley, professeur adjoint de géosciences. "L'équilibrage de ces deux processus maintient le dioxyde de carbone à un certain niveau dans l'atmosphère, ce qui est vraiment important pour savoir si le climat reste tempéré et propice à la vie."

La plupart des volcans de la Terre se trouvent à la frontière des plaques tectoniques, c'est l'une des raisons pour lesquelles les scientifiques pensaient qu'elles étaient nécessaires à la vie. Subduction, dans lequel une plaque est poussée plus profondément dans le sous-sol par une plaque de collision, peut également aider au cycle du carbone en poussant le carbone dans le manteau.

Les planètes sans plaques tectoniques sont appelées planètes à couvercle stagnant. Sur ces planètes, la croûte est un géant, plaque sphérique flottant sur le manteau, plutôt que des morceaux séparés. On pense que celles-ci sont plus répandues que les planètes à tectonique des plaques. En réalité, La Terre est la seule planète avec des plaques tectoniques confirmées.

Foley et Andrew Smye, professeur adjoint de géosciences, créé un modèle informatique du cycle de vie d'une planète. Ils ont examiné la quantité de chaleur que son climat pouvait retenir en fonction de son budget thermique initial, ou la quantité de chaleur et d'éléments producteurs de chaleur présents lors de la formation d'une planète. Certains éléments produisent de la chaleur lorsqu'ils se désintègrent. Sur Terre, l'uranium en décomposition produit du thorium et de la chaleur, et le thorium en décomposition produit du potassium et de la chaleur.

Après avoir exécuté des centaines de simulations pour faire varier la taille et la composition chimique d'une planète, les chercheurs ont découvert que les planètes à couvercles stagnants peuvent maintenir des conditions d'eau liquide pendant des milliards d'années. Au plus haut extrême, ils pourraient soutenir la vie jusqu'à 4 milliards d'années, à peu près la durée de vie de la Terre à ce jour.

"Vous avez toujours du volcanisme sur les planètes à couvercles stagnants, mais c'est beaucoup plus court que sur les planètes avec la tectonique des plaques car il n'y a pas autant de cyclisme, " a déclaré Smye. " Les volcans entraînent une succession de coulées de lave, qui sont enterrés comme des couches d'un gâteau au fil du temps. Les roches et les sédiments se réchauffent d'autant plus qu'ils sont enfouis profondément."

Les chercheurs ont découvert qu'à une chaleur et une pression suffisamment élevées, le dioxyde de carbone peut s'échapper des roches et remonter à la surface, un processus connu sous le nom de dégazage. Sur Terre, Smye a dit, le même processus se produit avec l'eau dans les zones de faille de subduction.

Ce processus de dégazage augmente en fonction des types et des quantités d'éléments producteurs de chaleur présents sur une planète jusqu'à un certain point, dit Foley.

"Il y a une zone idéale où une planète libère suffisamment de dioxyde de carbone pour empêcher la planète de geler, mais pas tellement que l'altération ne peut pas extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère et maintenir le climat tempéré, " il a dit.

Selon le modèle des chercheurs, la présence et la quantité d'éléments producteurs de chaleur étaient de bien meilleurs indicateurs du potentiel d'une planète à maintenir la vie.

"Un point intéressant à retenir de cette étude est que la composition ou la taille initiale d'une planète est importante pour définir la trajectoire de l'habitabilité, " a déclaré Smye. " Le destin futur d'une planète est défini dès le début de sa naissance. "

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans le numéro actuel de Astrobiologie .