如何判断外星球是否适合生命生存?看看科学家是如何说的

到目前为止,科学家们已经在太阳系以外发现了超过2000颗系外行星。至于这其中有没有哪些系外行星是适宜生命生存的,这还需要取决于一系列的判别条件,而科学家们认为这颗行星的自转轴倾角便是这些判别条件的其中之一。

所谓自转轴倾角是指行星的自转轴与其公转轨道面之间的夹角。以地球为例,地球的自转轴倾角较小,其自转轴与围绕太阳的公转轨道面几乎是垂直角度。然而科学家们怀疑系外行星可能会具有非常多样化的自转轴倾角类型,从垂直到几乎相互平行都有可能。一般认为,自转轴的倾角越大,那么一颗行星拥有宜居环境的可能性也就更低。

而现在,美国麻省理工学院的科学家们发现,即便是一颗具有高倾角的系外行星,即其自转轴几乎与其公转轨道面平行的情况,同样有可能拥有适合生命生存的环境条件,前提是这样一颗行星必须完全被海洋所覆盖。

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法雷拉目前在英国雷丁大学担任讲座教授,他表示:“一般的预期是认为这样的行星将是不适合生命生存的:要么沸腾,要么冰封。对于生命而言这样的环境太过极端了。”他说:“但我们发现海洋会在夏季储存热量并在冬季逐渐释放出来,这样一来季节将会变得温和许多,即便是在最寒冷的北极冬季也会变得不那么严酷。因此在搜寻系外宜居行星时,我们认为不能简单的将那些具有高倾角的行星目标排除掉。”

大卫·法雷拉(David Ferreira)此前是美国麻省理工学院地球,大气与行星科学学院(EAPS)的一名研究科学家,他指出,如果光从表面上看,一颗行星如果拥有较大的自转轴倾角,那么它的环境条件将会相当极端:如果整个星球“躺在”轨道面上,那么随着它围绕太阳运行,它的北极在一年中将有半年的时间会接受阳光的直射,随后是连续六个月的黑暗。

法雷拉指出:“我们此前预期如果一颗行星上拥有海洋,那么它的环境将会变得更加宜居,但并没有到这样的程度。因此我们非常惊讶地发现模拟结果显示,一个拥有全球性海洋的高倾角行星,甚至在其极地地区都仍然是适合生命生存的。”

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失控的“雪球地球”

总体而言,研究组发现生命是有可能在一个具有高倾角的系外行星上生存的,但这是有条件的。在模拟中,法雷拉研究组发现一个太浅的海洋,比如说深度仅有10米的海洋将不足以承担起调节整个高倾角行星整体气候的重任,反而会让这个星球陷入失控的恶性循环:在这样一个浅海中一旦有少量海冰形成,它将迅速向黑暗半球区域扩展。即便当这一半球转向向阳面也无法遏制这一趋势的蔓延,因为那已经太迟了——大面积的海冰将反射大量太阳光,从而导致海水无法吸收足够的热量,于是海冰继续扩展,最终覆盖整个星球。

法雷拉指出表示:“一些人认为高倾角系外行星可能只会在赤道区域产生海冰,而在极区可能是温和的。但我们的研究发现并不存在中间状态。如果那里的海洋体量太小,整个星球将会迅速陷入难以抑制的冰冻状态,于是很显然它也就不再拥有宜居的环境了。”

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