看起来毫无生气的“雪球”,或许就存在外星生物

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一项新的研究发现,类似于巨大地球的外星球或许能够承载生命,但这种外星生命可能不像之前所说的那么普遍。相反,研究人员说,使这些行星看起来像巨大的海洋可能是被云层覆盖或完全被海冰覆盖,扰乱了它们像地球般的外观,并可能降低它们被我们找到所知的生命所居住的机会。

看起来毫无生气的“雪球”,或许就存在外星生物

一项新的研究发现,类似于巨大地球的外星球或许能够承载生命,但这种外星生命可能不像之前所说的那么普遍。相反,研究人员说,使这些行星看起来像巨大的海洋可能是被云层覆盖或完全被海冰覆盖,扰乱了它们像地球般的外观,并可能降低它们被我们找到所知的生命所居住的机会。这些外星球被认为存在于红矮星周围,红矮星是宇宙中最常见的恒星类星体。这些恒星又小又冷,质量约为太阳的五分之一,比太阳暗50倍。它们占宇宙中所有恒星的70%,但这巨大的比例,有可能使它们成为寻找外星生命的宝贵场所。实际上,美国宇航局的开普勒太空望远镜发现在这些恒星中至少有一半拥有质量是地球一半到四倍的岩石行星。

研究一颗系外行星是否可能拥有我们所知的生命,通常关注它是否有液态水,因为地球上几乎任何有液态水的地方都有生命。科学家通常把注意力集中在恒星的可居住区域,也被称为金发地带,恒星周围的区域温度足以让一个世界在其表面拥有液态水。2014年的一项研究表明,几乎每一颗红矮星都可能有一颗行星处于其可居住区。这项研究还表明,这类星球各自拥有的水可能是地球整体拥有水的25倍左右。红矮星周围的可居住区距离这些恒星很近,因为红矮星很暗,通常比水星环绕太阳的距离还要近。这种接近性使它们吸引了外星行星的猎手,因为从我们的角度来看,它们的恒星附近的行星在它们前面交叉的次数更多,这使得它们比远离恒星的行星更容易被探测到,当一颗行星与一颗恒星的轨道非常接近时,恒星的引力会迫使行星与之“潮汐锁定”,这意味着这颗行星对其恒星的姿态永远与月球对地球的姿态相同。这种行星各有一个永久性的白天和一个永久性的夜晚的情景可能会导致一种惊人的世界——一个类似于雪球的世界。它的夜晚半球将被一层冰冻的外壳所覆盖,而它的白天半球将容纳一个巨大的液态水海洋,不断地沐浴在恒星的温暖中。

看起来毫无生气的“雪球”,或许就存在外星生物

看起来毫无生气的“雪球”,或许就存在外星生物

然而,先前关于红矮星周围潮汐锁定的系外行星的研究并没有解释海冰如何影响这些星球海洋中的冷热流动。海冰会在这些海洋周围漂移,这是因为世界上每一个白天加热的空气都会向凉爽的夜晚吹来强风。当海冰融化时,它会吸收水和大气的热量。现在中国的科学家发现,漂移的海冰可能经常冷却这些系外行星,足以防止它们成为雪球世界。相反,许多这样的系外行星可能会变成完全被冰覆盖的“雪球”。先前的研究表明,地球可能在其历史上经历过多次雪球状态——“一次是大约22亿年前,另一次是大约6.3亿年前,”杨军是北京大学的一位气候科学家和这项新研究的主要作者告诉本站。在雪球状态下,所有的海洋表面都被海冰和雪覆盖着,也许几乎所有的大陆都被厚厚的冰盖覆盖着。”杨和他的研究团队开发了三维计算机模拟,模拟了在眼球行星海洋边缘形成的冰是如何漂移和融化的。这些海冰基本上把寒冷从每个世界的夜晚输送到了白天。

科学家们还模拟了这些系外行星的气候,包括温室气体(如二氧化碳)的影响,二氧化碳通过吸收恒星的热量使行星变暖。他们发现,当这些星球上温室气体不比地球多的时候,它们白天的海洋会收缩甚至消失,把它们变成雪球。研究人员发现,即使红矮星可居住区的系外行星没有被潮汐固定在永久的白天和夜晚,而是像水星对太阳那样缓慢地改变它们呈现恒星的面,这种雪球效应也可能发生。“一些被认为是可居住的行星可能不是真正可居住的,”杨说。它们可能处于极冷的雪球状态,在这种状态下,没有阳光能照射到液态水,阳光对所有类型的光合植物都是必需的。”不过,科学家们发现,并非红矮星可居住区的所有系外行星都会变成雪球。”例如,如果一个星球有非常高的温室气体,如二氧化碳或甲烷,它将会因为强烈的温室效应而无法陷入雪球状态,”杨说。此外,正如地球先前的雪球状态所揭示的那样,仅仅因为一颗行星是雪球并不意味着它完全不适合居住。杨说。例如,理论上光合有机体可以居住在阳光可以穿透的薄冰区域或是没有冰的火山加热区域。当谈到位于红矮星可居住区内边缘的行星时,它们所接收到的光的数量“足以融化地表的冰雪,并在白天甚至夜晚保持液态水”,杨说。科学家们在9月23日的《自然天文学》杂志上详细介绍了他们的发现。

来源:space

翻译:奇点天文网

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