地球2.0:天文学家想找到比地球还适宜居住的星球

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-07-03

或许我们可以从数以千计的系外行星中发现比地球更好的行星。

地球2.0:天文学家想找到比地球还适宜居住的星球

图片来源:MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY VIA GETTY IMAGES

寻找外星生命的关键之一,就是找到天文学家称之为地球2.0的东西——一颗看起来像地球双胞胎的系外行星。我们希望这个世界能拥有我们能生存的条件。

但芝加哥大学的博士后研究生Stephanie Olson表示,为什么不先考虑是什么因素使得地球适宜居住,然后找到更合适的星球呢?不是另一个地球,而是一个比地球更适宜居住的星球?

Olson上周在美国华盛顿贝尔维尤举行的AbSciCon 19天体生物学会议上解释了地球可居住的部分原因,是海洋中的洋流;不是地表水流,而是那些让水从深海上升的水流。

她表示,这种洋流是非常重要的,因为地球的生命绝大部分集中在海洋较浅的部分,那里有充足的光合作用。

但在这个水域生长,会导致它们营养枯竭,因为有机体们会将水域中的营养物质吸收殆尽。更糟的是,随着这些生物的死亡,部分会携带着这些营养物质回归到深海,而不是在它们腐烂的时候将营养物质释放到地表生态系统。

因此,如果没有上涌的洋流,深海将变得越来越富营养,而地表水则会越来越枯竭

“如果你看一副地球海洋光合作用的地图,你会发现它绝大多数集中在正在发生上升流的地区,”Olson说道。

她表示,这意味着一个健康的生物圈需要一种机制,能将深水带回到水面。

在地球上,这是由地面风造成的,尤其是大片陆地吹到海上的风。这些风会把地表水从陆地吹走,从而可以将水从深处吸上来替代陆地的水。Olson表示,这就是为什么地球海洋中许多生产力最高的地区都位于大陆边缘。

为了了解哪种行星最容易产生这种效应,她模拟了一些参数的影响,从质量、半径、和太阳的距离到季节的强度。

但只有其中两个是真正重要的——大气密度和一天有多长。在这两种条件下,地球都不是名列前茅的。

更密集的大气会产生更强的风,可以从深处产生更快速的养分循环,那些白天比地球更长的行星似乎更稍长于制造这样的风。

这意味着,拥有更多的大陆面积、更密集的大气和更长的白天可能是我们所知道的更适合生存的星球

她还指出,系外行星的研究正在接近这样一个阶段:或许我们可以从数以千计的系外行星中发现比地球更好的行星

类似的,大气密度也可以通过其颜色来确定。她说,在地球上,“我们有蓝色的大气,因为它散射光线,而这只发生在稠密的大气中。”

Olson所说的星球们也不是唯一可能适合人类居住的星球。

美国加利福尼亚大学河滨分校的研究生Michelle Hill指出,迄今为止,在其它太阳系中搜寻可居住世界的研究主要集中在行星上,外星太阳系也可能有可居住的系外行星:即环绕着一颗巨大的行星运转的类地行星。那些巨大的行星本身并不适合居住,但它们与太阳之间的正确距离,会让它们的卫星、即我们要寻找的类地行星本身不热也不冷,温度适宜。

到目前为止,只发现了一个这样的外行星,而且还没有得到充分的证实。

Hill表示,系外行星猎人在所谓的宜居带内发现了数量惊人的巨型行星,这些行星围绕这它们的“太阳”旋转,远近适中。目前也没有明显的理由认为这些行星没有大卫星。

“这或许能扩大对可能存在生命的世界的追寻,”她说。

事实上,她说,这些卫星可能比围绕类似恒星运行的行星更适合居住,因为它们有更多的潜在能源来为生物圈提供燃料。

Hill说,与其是简单地依靠太阳的能量,它们也会被它们所环绕的巨星系反射的光线所温暖。它们也可以在内部被围绕着初等星体旋转时产生的潮汐能加热。

Hill说:“它们的能量更多样化。正因为如此,这些卫星的可居住区域(与太阳之间的距离适中,不过热也不会冻结),可能比它们的主行星的可居住区域更宽。”

Hill和Olson的发现都是天体生物学成熟的例子,这一领域在不久前就被贬为是“没有主题的科学”(因为从来没有人发现过外星生命形式),而现在,天体物理学已经成为了一个日益成熟的研究领域。

美国宇航局创新高级概念项目的高级科学顾问Ronald Turner表示,部分原因在于外行星是真实的,而且非常普遍。

但是,新的天体生物学以Olson寻找理想大陆的分类、白昼长度和大气压力的愿望为代表,也受到了创造更好望远镜的能力的爆炸式增长的启发。Turner表示:“过去十年的技术发展正在推动这个新时代的到来。”


蝌蚪五线谱编译自cosmosmagazine,译者 李彤馨,转载须授权

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