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"海洋星球"可能存在生命:或许能保持很长的适居时间

科普小知识2022-04-10 10:20:31
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"海洋星球"可能存在生命:或许能保持很长的适居时间

一些研究人员认为,生命可能存在于太阳系的许多“海洋行星”上。芝加哥大学和宾夕法尼亚州立大学的一项新研究发现,海洋行星可能会比之前假设的更长时间保持其“最佳”可居住性。这极大地提高了生命在其他行星上进化的机会,而最近的另一项研究指出,比地球大三分之一的系外行星可能富含液态水。

该研究的主要作者、芝加哥大学地球物理学助理教授埃德温·凯特说:“这实际上是在推翻需要克隆地球的想法——地球是一个有部分陆地和浅海的星球。”

凯特与宾夕法尼亚州立大学的埃里克·福特合作建立了一个模型,该模型模拟了数千颗随机生成的行星,并跟踪了它们数十亿年的气候。“令人惊讶的是,它们中的许多已经稳定了十亿多年,完全是运气使然,”凯特说。“我们的最佳猜测是,这只是其中的10%。”

根据发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文,这些幸运的行星离它们周围的恒星的距离是正确的,并且只有正确的碳含量。他们的海洋不会溶解太多的矿物质和其他元素,这些矿物质和元素会从地壳吸收大气中的碳。

这些行星从一开始就有足够的水,并且只在大气和海洋之间传导碳循环。适当的碳含量是确保所有稳定性的必要条件。凯特说:“一个星球能够持续多久,基本上取决于二氧化碳在其早期发展过程中在海洋、大气和岩石中的分布情况。”。“似乎有一种方法可以在没有我们在地球上看到的地球化学循环的情况下,维持地球的长期可居住性。”

凯特还说,模拟假设恒星与我们的太阳相似,但模拟结果更倾向于红矮星系统。红矮星系统中的行星被认为具有孕育生命的巨大潜力,因为红矮星的亮度增长比太阳慢得多,因此给生命更多的时间来开始。研究人员指出,与论文中的模型相同的条件也适用于红矮星周围的行星。理论上,一颗行星发展生命所需的一切都来自稳定的恒星光。

这项研究对寻找外星生命具有重要意义。最近的研究显示,比地球大三分之一的系外行星可能有丰富的液态水。科学家指出,任何比地球大2到4倍的外行星都可能有液态水,这是生命的基本物质,这给寻找外星生命带来了希望。

对开普勒任务和盖亚任务数据的分析表明,这些系外行星的一半质量可能由水组成,要么是液态水,要么是冰冻水。相比之下,地球上的水只占地球总质量的0.02%。

哈佛大学负责这项研究的曾力博士说:“这是一个巨大的惊喜。我们意识到宇宙中有如此多的水世界。”到目前为止,科学家已经发现或尚未证明大约4000颗两倍于地球大小的系外行星。他们的行星半径平均是地球的1.5或2.5倍。

现在,来自许多国家的一组科学家已经开发了这些行星内部结构的模型。该模型基于盖亚任务卫星最近对这些行星的质量和半径的测量。曾力博士说:“我们已经分析了质量和半径之间的关系,并开发了一个模型来解释这种关系。”该模型显示,较小的行星更有可能是岩石行星,质量通常是地球的五倍。较大的行星的质量大约是地球的10倍,并且“可能是水的世界”

在波士顿举行的2018年戈德施密特会议上,曾力博士解释道:“这是水,但它不同于地球上常见的东西。”

“它们的表面温度预计会达到200到500摄氏度。“它们的表面可能覆盖着一层以水蒸气为主的大气,下面是液态水,”他补充道,“再往下,我们会发现在我们接触到固体核心之前,水已经变成了高压冰。这个模型的美妙之处在于,它解释了这些行星的物质组成和已知事实之间的关系。”