Universität Potsdam und Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung aus: S. Franck ToPIK Days 2003

Conditions for the development of complex multicellular life

Do we have brothers in the universe?

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MODEL DESCRIPTION

Franck, S., Kossacki, K.J., von Bloh, W., Bounama, C., Tellus 54B, 325, 2002

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GEOSPHERE-BIOSPHERE FEEDBACKS

Biological productivity:

3,2,1),pCO()( 2,pCO,,max,bio 2=Π⋅Π⋅Π=Π iT iiTii

[0°C,30°C]complex multicellular lifei=3[5°C,45°C]eucaryotesi=2[2°C,100°C]procaryotesi=1

temperature tolerance windows

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Biological enhancement of weathering:

K7.13exp)(

*5.0

weathTT

aFH

−⋅⋅∝ +β

(Lenton and von Bloh, GRL 28 (9),1715, 2001)

ΠΠ

−

−−= ∑

= 1,bio*

,bio3

1

11

11 i

i iββ

6.31 321 === βββ

Geosphere-Biosphere Feedbacks

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Terrestrial development

Evolution of global surface temperature.

Evolution of the cumulative biosphere pools for procaryotes, eucaryotes, and complex multicellular life.

von Bloh, W., Bounama, C., Franck, S., GRL 30(18), 1963, 2003

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Habitable Zones

HZ := {R | ? (Patm(R,t), Ts(R,t)) > 0}

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• Explosive Biological Developmentstarted 540 million years ago

• Most modern animal groups appear

Cambriam Explosion

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Our Solar System and other Candidates

• Possibility for dynamically habitable Earth-like planets in the systems 47 UMaand 55 Cnc

• Higher probability for „water worlds“ ofbeing habitable

www.pik-potsdam.de/PLACES

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THE EXOPLANETARY SYSTEM 47UMa (URSAE MAJORIS)

The Star 47 Ursae Majoris

Spectral Class: G0VDistance: 45 lightyearsLuminosity: 1.54 Lsolar ( 0.13) Mass: 1.03 Solar MassesAge: 6.32 Gyr (+1.2, –1.0)

Discovered Giant Planets47 UMa b: 1996

2.54 Jupiter masses2.09 AU

47 UMa c: 20020.76 Jupiter masses3.73 AU

±

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Habitable Zones in 47UMaAgain: Do we have brothers?

Cuntz, M., von Bloh, W., Bounama, C., Franck, S., Icarus 162, 214, 2003

Franck, S., Cuntz, M., von Bloh, W., Bounama, C., Int. J. Astrobiology 2(1), 35, 2003