芝加哥大学(University of Chicago)和宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的一篇新论文称,在完全被水覆盖的行星上生存的生命条件比之前认为的更加多变,这为水世界可能适合人类居住打开了可能性。
科学界在很大程度上认为,被深海覆盖的行星不会支持矿物和气体的循环,而这些矿物和气体可以保持地球上的气候稳定,因此对生命不友好。但这项发表在8月30日《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)上的研究发现,海洋行星在适宜居住的“最佳位置”上停留的时间,可能比之前的假设要长得多。作者基于一千多个模拟实验得出了他们的发现。
该研究的主要作者、芝加哥大学地球物理科学系助理教授埃德温•凯特(Edwin Kite)说:“这确实反驳了我们需要一个地球克隆体的观点,也就是说,一个拥有一些陆地和浅海的行星。”
随着望远镜技术的进步,科学家们在其他太阳系中发现了越来越多围绕恒星运转的行星。这些发现导致了对其他行星上的生命如何生存的新研究,有些行星与地球非常不同,有些可能完全被数百英里深的水所覆盖。
因为生命需要很长一段时间来进化,而且行星上的光和热会随着恒星年龄的增长而改变,所以科学家们通常会寻找既有水又有办法保持气候稳定的行星。我们所知道的主要方法是地球如何做到这一点。在很长一段时间里,我们的星球通过吸收温室气体到矿物中来冷却自己,通过火山释放它们来温暖自己。
但是这个模型在水的世界里不起作用,深水覆盖着岩石,压制着火山。
凯特和宾夕法尼亚州立大学的合著者埃里克·福特想知道有没有其他的方法。他们用数千颗随机产生的行星建立了一个模拟系统,并追踪了数十亿年来它们的气候演变。
凯特说:“令人惊讶的是,它们中的许多都保持了10亿年以上的稳定,这只是运气使然。”“我们最好的猜测是,大约有10%的人会这样做。”
这些幸运的行星位于它们的恒星周围的正确位置。它们刚好有适量的碳存在,而且它们没有太多的矿物和来自地壳的元素溶解在海洋中,从而将碳从大气中拉出来。它们从一开始就有足够的水,而且它们只在大气和海洋之间循环碳,在合适的浓度下就足以保持物质稳定。
“一颗行星有多长时间基本上取决于二氧化碳,以及它在早期是如何在海洋、大气和岩石之间划分的,”凯特说。“似乎有一种方法可以让地球长期适宜居住,而不像我们在地球上看到的地球化学循环那样。”
凯特说,模拟假设的恒星与我们的类似,但结果对红矮星也很乐观。红矮星系统中的行星被认为是有希望培育生命的候选者,因为这些恒星比我们的太阳要亮得慢得多,这就给了生命更长的启动时间。他们说,同样的条件也适用于红矮星周围的行星:理论上,你所需要的只是恒星的稳定光。