Während sich die Welt dreht: Das Leben könnte die Drehung eines Planeten beschleunigen

NASA

Die Länge des Erdtages verlangsamt sich alle 100 Jahre mit einer Gletschergeschwindigkeit von 1,8 Millisekunden. Dieses Bild zeigt die Erde und den Mond, wie sie vom NASA-Satelliten Deep Space Climate Observatory 1 Million Meilen entfernt gesehen werden. (Bildnachweis: NASA/GSFC)



Das Vorhandensein von Leben könnte beeinflussen, wie schnell sich ein Planet dreht und Gase wie Sauerstoff freisetzt, die die Geschwindigkeit einer Weltdrehung ankurbeln können, findet eine neue Studie.



Die Erde braucht derzeit etwa 24 Stunden, um ihren Tag zu vollenden – das heißt, eine Drehung um die Planetenachse. Die Erde drehte sich jedoch einst viel schneller, vielleicht dauert es nur 2 bis 3 Stunden, um einen Tag zu vollenden . Die Anziehungskraft von Sonne und Mond half dabei, die Drehung der Erde über Milliarden von Jahren auf ihre aktuelle Geschwindigkeit zu verlangsamen, ein Effekt, der als Gezeitenbremsung bekannt ist. Die Drehung der Erde verlangsamt sich weiter, wobei der Tag des Planeten um etwa zunimmt 1,8 Millisekunden pro Jahrhundert .

Frühere Forschungen haben ergeben, dass eine Vielzahl verschiedener Faktoren auch die Geschwindigkeit der Erdwirbel beschleunigen und verlangsamen können. Frühere Arbeiten ergaben beispielsweise, dass der Anstieg des Meeresspiegels von schmelzende Gletscher können die Erdachse verschieben , erhöht die Geschwindigkeit, mit der sich der Planet dreht.



Erdatmosphäre kann sich auch auf die Länge des Tages auswirken. 'Es ist überraschend, aber die Erdatmosphäre hat eine Masse von etwa 50 Billionen metrischen Tonnen, und so kann über einen ausreichend langen Zeitraum - Hunderte, Tausende, sogar Millionen von Jahren - all diese Masse und ihr Widerstand über die Oberfläche des Planeten haben' einen Effekt', sagte Studienautor Caleb Scharf, Direktor für Astrobiologie an der Columbia University in New York.

'Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie könnten die gesamte Atmosphäre auf magische Weise so hochdrehen, dass jahrhundertelang überall Winde in Orkanstärke wehen, die alle in die gleiche Richtung wehen', sagte Scharf gegenüber demokratija.eu. 'Es würde allmählich durch Widerstand und Reibung eine Wirkung auf die rotierende feste Kugel des Planeten haben.'

Natürlich sind die tatsächlichen Auswirkungen der Atmosphären auf Planeten „viel, viel weniger dramatisch, aber auch hier können sie über geologische Zeitskalen eine Rolle spielen und sie können den Auswirkungen von Dingen wie Mond- und Sonnengravitationsfluten entgegenwirken“, sagte Scharf. [ Erde-Quiz! Kennen Sie unseren Planeten? ]



Wie die Welt dreht

Das Ausmaß der Erwärmung oder Abkühlung der Atmosphäre eines Planeten könnte ebenfalls einen Einfluss haben die Länge des Planetentages .

'Wenn ein Stern einen Planeten wie die Erde erwärmt, reagiert die Atmosphäre, indem sie ihren Druck ändert - heiße Luft dehnt sich aus, kühle zieht sich zusammen, kurz gesagt, Sie bewegen die Masse in der Atmosphäre täglich in wirklich großem Maßstab.' sagte Scharf. 'Das bedeutet, dass die Masse in der Atmosphäre nicht mehr gleichmäßig über den Planeten verteilt ist, und das bietet einen Griff, wenn man so will, wie ein großer Schraubenschlüssel, damit die Gravitationskräfte des Sterns oder der Monde auf die Atmosphäre ziehen.'

Die Anziehungskraft der Sterne oder Monde auf die Atmosphären von Planeten ist normalerweise ein winziger Effekt. Manchmal kann jedoch die Geschwindigkeit, mit der ein Stern die Atmosphäre eines Planeten aufheizt, 'mitschwingen' oder die Geschwindigkeit verstärken, mit der die Atmosphäre schwingt, genau wie ein Opernsänger den richtigen Ton treffen kann, um ein Champagnerglas zum Schwingen zu bringen und zu zerbrechen, sagte Scharf. 'Wenn das passiert, bündelt sich die Masse der Atmosphäre viel mehr und der Schlüssel für die Schwerkraft wird viel größer', sagte er. [ 10 Exoplaneten, die außerirdisches Leben beherbergen könnten ]



Für die Erde 'glauben wir, dass dies passiert sein könnte, als die Tageslänge etwa 21 Stunden betrug', sagte Scharf. 'Der Schraubenschlüsseleffekt oder Drehmoment könnte die Erdrotation daran gehindert haben, sich durch die Anziehungskraft des Mondes zu verlangsamen, vielleicht für Hunderte von Millionen Jahren.'

Scharf stellte fest, dass das Leben die Atmosphärenchemie beeinflussen kann, indem es Gase wie Sauerstoff emittiert. Diese Gase können wiederum die Erwärmung und Abkühlung von Atmosphären beeinflussen, und Scharf berechnete, dass dies einen Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit eines Planeten haben kann.

„Die Möglichkeit, dass Biologie oder eine Biosphäre die Rotation eines Planeten beeinflussen könnte, indem sie die atmosphärische Zusammensetzung verändert – das ist verrückt! Aber es scheint nicht unmöglich zu sein“, sagte Scharf.

Das Leben findet einen Weg?

Das Leben könnte die Geschwindigkeit der Planetendrehung durch verschiedene Mechanismen beeinflussen, sagte Scharf. Beispielsweise kann ultraviolettes Licht aus Sauerstoffgas Ozon erzeugen. Ozon „ist wirklich gut darin, Sonnenlicht zu absorbieren und die Atmosphäre zu erwärmen“, sagte Scharf. „Stellen Sie sich einen Planeten vor, auf dem Das sauerstoffproduzierende Leben hat begonnen , und es dreht sich immer noch schnell. Wenn sich Ozon bildet, könnte es die Atmosphäre so „tunen“, dass die Resonanz früher einsetzt, und das wird der normalen Verlangsamung der Rotation eines Planeten entgegenwirken.“

Scharf räumte ein, dass es eine große Unsicherheit darüber gebe, welchen Einfluss das Leben auf die Planetenrotation haben könnte. 'Ich habe nur ein plausibles 'Was-wäre-wenn'-Szenario entwickelt, mit einigen fundierten Vermutungen für die Zahlen', sagte er.

'Fast jede Entdeckung in der Exoplanetenforschung in den letzten Jahrzehnten hat unsere Sicht auf Planeten in Frage gestellt oder erweitert', sagte Brian Jackson, ein Planetenwissenschaftler an der Boise State University, der nicht an dieser Forschung teilnahm. Scharfs Vorschlag „führt eine weitere neue und aufregende Idee ein – dass die Biologie selbst durch die Veränderung der Atmosphäre eines Planeten die Rotation eines Planeten beeinflussen kann“, sagte Jackson. 'Obwohl es eine enorme Anzahl von Unsicherheiten gibt, ist die Hypothese sehr interessant und es lohnt sich, mehr zu untersuchen.'

Zukünftige Arbeiten sollten sich darauf konzentrieren, 3D-Computermodelle zu verwenden, um das planetare Klima zu simulieren und zu sehen, ob das Leben diese mutmaßlichen Auswirkungen haben könnte, sagte Scharf. Dann könnten Forscher versuchen, die Rotationsgeschwindigkeiten realer Planeten zu untersuchen und festzustellen, ob diese mit denen simulierter bewohnter Welten übereinstimmen.

Die Messung der Rotationsraten von Exoplaneten sei jedoch eine große Herausforderung, sagte Scharf. Wenn es auf Planeten anhaltende Merkmale wie große wolkengefüllte Stürme oder Eisfelder gibt, könnten sich diese als Variationen des von diesen Welten reflektierten Lichts zeigen, 'und diese Variationen könnten uns Hinweise auf die Rotationsgeschwindigkeit geben', sagte er. Obwohl diese Variationen wahrscheinlich schwer zu erkennen sind, 'haben wir uns auch selbst überrascht, indem wir clevere neue Techniken entwickelt haben, um Exoplaneten zu untersuchen', sagte Scharf.

Scharf submitted seine Erkenntnisse online am 27. November in der Zeitschrift Astrobiology.

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