海洋行星的“好時光”比預料中長得多?探尋外星生命的又一好消息

  研究人員得出結論,生命可能存在於太陽系中大量的“水世界”上。

  不過,芝加哥大學(University of Chicago)和賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)的一項新研究發現,海洋行星在適宜居住的“最佳位置”上停留的時間,可能比此前的假設要長得多。

  這極大地提高了其他行星上生命進化的機會,因為最近的另一項研究發現太陽系外三分之一比地球大的行星都是水世界。

  這項研究的主要作者、芝加哥大學(UChicago)地球物理科學助理教授埃德溫凱特(Edwin Kite)說:“這確實反駁了我們需要一個地球克隆體的觀點——也就是說,一個擁有一些陸地和淺海的行星。”

  凱特和賓夕法尼亞州立大學的合著者埃裡克·福特(Eric Ford)用數千顆隨機產生的行星建立了一個模擬系統,並追蹤了數十億年來它們的氣候演變。

  凱特說,令人驚訝的是,其中很多都保持了10億年以上的穩定,這只是運氣使然。

  他說,我們最好的猜測是,這一比例約為10%。

  根據發表在《天體物理學雜誌》上的一項研究,這些幸運的行星位於它們恆星周圍的正確位置。

  它們剛好有適量的碳存在,而且它們沒有太多的礦物和來自地殼的元素溶解在海洋中,從而將碳從大氣中拉出來。

  它們從一開始就有足夠的水,而且它們只在大氣和海洋之間循環碳,在合適的濃度下就足以保持物質穩定。

  凱特說,一顆行星有多長好時光基本上取決於二氧化碳,以及它在早期是如何在海洋、大氣和岩石之間劃分的。

  “似乎有一種方法可以讓一顆星球長期適宜居住,而不必須要像我們在地球上看到的地球化學循環那樣。”

  凱特說,模擬假設的恆星與我們的類似,但結果對紅矮星也很樂觀。

  紅矮星系統中的行星被認為是有希望培育生命的候選者,因為這些恆星比我們的太陽要亮得慢得多,所以生命開始的時間要長得多。

  他們說,同樣的條件也適用於紅矮星周圍的行星:理論上,你所需要的只是恆星的穩定光。

  這項研究是對尋找生命的重大推動。

  科學家們說,任何體積是地球兩到四倍的“系外行星”都可能含有生命的主要成分——這對尋找外星生命來說是個好兆頭。

  開普勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)和蓋亞號(Gaia)任務的數據分析表明,它們一半的重量可能是水——要麼是流動的,要麼是冰凍的。

  相比之下,地球上的水只佔其總質量的0.02%。

  美國哈佛大學的Li Zeng博士是這項研究的首席研究員,他說:“意識到一定有這麼多水世界,這是一個巨大的驚喜。”

  到目前為止,已經發現的4000顆確定或候選系外行星落在兩個大小範圍內。它們的行星半徑平均是地球的1.5到2.5倍。

  現在一組國際科學家已經開發出了他們內部結構的模型。

  這是基於蓋亞衛星最近的質量和半徑測量。

  Zeng博士說:“我們研究了質量與半徑的關係,並建立了一個可以解釋這種關係的模型。”

  該模型表明,較小的行星往往是岩石行星——質量通常是地球的5倍。

  更大的行星的質量大約是地球的10倍,而且“可能是水的世界”,Zeng博士說。

  在波士頓舉行的戈德施密特會議上,他解釋說:“這是水,但在地球上並不常見。它們的表面溫度預計在200到500攝氏度之間。它們的表面可能被水蒸氣主導的大氣所籠罩,下面有一層液態水。”

  “如果再往深處走,在我們到達堅硬的岩心之前,人們可能會發現這些水會變成高壓冰。”

  “這個模型的美妙之處在於,它解釋了行星組成與這些行星已知事實之間的關係。”

  火星曾經有液態水嗎?

  火星上有水的證據可以追溯到1971年“水手9號”探測器的任務。它揭示了河床、峽谷以及天氣鋒面和霧的水蝕跡象。

  隨後的海盜號軌道飛船通過展示洪水是如何衝破堤壩、雕刻出深谷的,從而引起了我們對火星水的看法的革命。

  火星目前正處於冰河時期,在這項研究之前,科學家認為火星表面不可能存在液態水。

  2013年6月,“好奇號”發現了有力的證據,證明火星上曾經流過的水足夠飲用。

  同年9月,好奇號(Curiosity)分析的第一勺土壤顯示,該星球表面的細粒材料按重量計算含有2%的水。

  在2017年,科學家們對火星上的水給出了最好的估計,聲稱火星上曾經有比北冰洋更多的液態水,而火星將這些海洋保存了超過15億年。

  這一發現表明火星上有充足的時間和水讓生命茁壯成長,但在過去37億年裡,火星失去了87%的水分,變得貧瘠而乾燥。

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