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系外“海洋星球”可能存在生命:三分之一富含液態(tài)水

2018/10/11 8:20:03 來源:新浪科技 作者:任天 責(zé)編:孤城

北京時(shí)間10月11日消息,有研究者曾提出,太陽系中的許多“海洋星球”可能存在著生命。芝加哥大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn),海洋行星保持在適居性“最佳位置”的時(shí)間可能比原先假設(shè)的更長(zhǎng)。這大大提高了生命在其他行星上演化的機(jī)會(huì),而近期的另一項(xiàng)研究指出,大于地球的系外行星中,有三分之一可能富含液態(tài)水。

開普勒-22b是一顆距離我們600光年的“超級(jí)地球”,許多人認(rèn)為它可能是一個(gè)海洋行星。芝加哥大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn),海洋行星保持在適居性“最佳位置”的時(shí)間可能比原先假設(shè)的更長(zhǎng)。

研究第一作者、芝加哥大學(xué)地球物理科學(xué)助理教授艾德溫·凱特(Edwin Kite)說:“這其實(shí)是將需要一個(gè)地球克隆體——也就是一個(gè)具有部分陸地和淺海洋的行星——的觀點(diǎn)向后推了推?!?/p>

凱特與賓夕法尼亞州立大學(xué)的埃里克·福特(Eric Ford)合作建立了一個(gè)模型,對(duì)數(shù)千顆隨機(jī)生成的行星進(jìn)行了模擬,并追蹤了它們的氣候在數(shù)十億年時(shí)間里的演變?!傲钊梭@訝的是,它們中有許多都能保持超過十億年的穩(wěn)定狀態(tài),純粹就是運(yùn)氣好,”凱特說,“我們最合理的猜測(cè)是,這種情況只占它們的10%?!?/p>

近期的研究指出,大于地球的系外行星中,有三分之一可能富含液態(tài)水。

根據(jù)發(fā)表于《天體物理期刊》(The Astrophysical Journal)上的論文,這些幸運(yùn)的行星與其圍繞的恒星距離適當(dāng),剛好具有合適的碳含量,其海洋不會(huì)從地殼溶解過多的礦物質(zhì)和其他會(huì)吸收大氣中碳成分的元素。

這些行星從一開始就具有足夠的水,并且只在大氣層和海洋之間進(jìn)行碳循環(huán),適當(dāng)?shù)奶己渴潜WC一切穩(wěn)定所必需的?!耙活w行星能維持多長(zhǎng)時(shí)間,基本上取決于其發(fā)展初期時(shí)二氧化碳在海洋、大氣和巖石中如何分配,”凱特說,“似乎存在一種保持行星長(zhǎng)期適居性的方式,不需要我們?cè)诘厍蛏纤姷降牡厍蚧瘜W(xué)循環(huán)。”

凱特還表示,模擬中假設(shè)恒星與我們的太陽相似,但模擬結(jié)果更加傾向于紅矮星系統(tǒng)。位于紅矮星系統(tǒng)內(nèi)的行星被認(rèn)為很有哺育生命的前景,因?yàn)榧t矮星亮度增大的速度要比太陽慢得多,從而給予生命更多的開始時(shí)間。研究人員指出,與論文中模型相同的條件可以應(yīng)用于圍繞紅矮星的行星;理論上,行星發(fā)展出生命所需要的一切都來自穩(wěn)定的恒星光線。

對(duì)于尋找外星生命而言,這項(xiàng)研究具有非常重要的意義。近期的研究揭示,在體積大于地球的系外行星中,有三分之一可能具有豐富的液態(tài)水??茖W(xué)家指出,任何體積為地球2到4倍的系外行星,都很可能具有液態(tài)水這一生命基礎(chǔ)物質(zhì),這為搜尋外星生命帶來了希望。

對(duì)開普勒太空望遠(yuǎn)鏡和蓋亞任務(wù)(Gaia mission)的數(shù)據(jù)分析顯示,這些系外行星可能有一半的質(zhì)量由水組成,可能是液態(tài)水,也可能是冰凍狀態(tài)。相比之下,地球上的水只占地球總質(zhì)量的0.02%。

對(duì)開普勒太空望遠(yuǎn)鏡和蓋亞任務(wù)(Gaia mission)的數(shù)據(jù)分析顯示,這些系外行星可能有一半的質(zhì)量由水組成,可能是液態(tài)水,也可能是冰凍狀態(tài)。相比之下,地球上的水只占地球總質(zhì)量的0.02%。

該研究負(fù)責(zé)人、哈佛大學(xué)的曾理博士說:“這是一個(gè)很大的驚喜,我們意識(shí)到宇宙中存在著如此眾多的水世界。”截至目前,科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或尚待證實(shí)的兩倍地球體積的系外行星大約有4000顆。它們的行星半徑平均為地球的1.5或2.5倍。

現(xiàn)在,一群來自多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家開發(fā)出了關(guān)于這些行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型。該模型基于蓋亞任務(wù)衛(wèi)星最近對(duì)這些行星質(zhì)量和半徑的測(cè)量結(jié)果。曾理博士說:“我們已經(jīng)分析了質(zhì)量與半徑的關(guān)系,并開發(fā)了一個(gè)或許能解釋這一關(guān)系的模型?!痹撃P惋@示,體積較小的行星更可能是巖石行星,其質(zhì)量通??蛇_(dá)地球的5倍。較大的行星具有大約10倍地球質(zhì)量,并“很可能是水世界”。

在波士頓舉行的2018年哥德斯密特大會(huì)(Goldschmidt conference)上,曾理博士解釋稱:“這是水,但與地球上常見到的情況不同。”

“它們的表面溫度預(yù)計(jì)將達(dá)到200到500攝氏度。它們的表面可能覆蓋著一層以水蒸氣為主的大氣層,下方是液態(tài)水,”他補(bǔ)充道,“越往深處,在我們接觸到固體巖心之前,會(huì)發(fā)現(xiàn)這些水轉(zhuǎn)變成了高壓的冰。這一模型的優(yōu)美之處在于,它解釋了物質(zhì)組成與這些行星已知事實(shí)之間的聯(lián)系?!?/p>

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