研究:生命所需的长期液态水可能存在于与地球非常不同的行星上

2022年06月30日 08:30 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

液态水是生命在一个星球上发展的一个重要前提条件。正如科学家们在一项新研究中所报告的,液态水也可能在与地球非常不同的行星上存在数十亿年。这使我们目前以地球为中心的关于潜在可居住行星的想法受到质疑。

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地球上的生命起源于海洋。因此,在寻找其他行星上的生命时,液态水的潜力是一个关键因素。为了找到它,研究人员传统上一直在寻找与我们的星球相似的行星。然而,长期的液态水并不一定要在与地球上类似的环境下发生。伯尔尼大学和苏黎世大学的研究人员是瑞士国家研究中心(NCCR)PlanetS的成员,他们在2022年6月27日发表在《自然-天文学》杂志上的一项研究中报告说,有利的条件甚至可能在几乎与我们的地球完全不相似的行星上出现数十亿年。

“水在地球上能够成为液体的原因之一是它的大气层,”研究报告的共同作者、苏黎世大学理论天体物理学教授、NCCR PlanetS的成员Ravit Helled解释。“凭借其天然的温室效应,它能捕获恰到好处的热量,为海洋、河流和雨水创造合适的条件。”

然而,地球的大气层在其古代历史上曾经非常不同。“当地球最初从宇宙气体和尘埃中形成时,它收集了一个主要由氢和氦组成的大气层--一个所谓的原始大气层,”Helled指出。然而,在其演变过程中,地球失去了这种原始大气。

其他更大规模的行星可以收集更大的原始大气,在某些情况下,它们可以无限期地保持这些大气。“这种巨大的原始大气层也能引起温室效应--很像今天的地球大气层。因此,我们想弄清楚这些大气层是否能帮助创造液态水的必要条件,”Helled说。

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数十亿年来的液态水

为此,研究小组对无数的行星进行了彻底的建模,并模拟了它们数十亿年的发展。他们不仅考虑了行星大气层的属性,而且还考虑了各自恒星的辐射强度以及行星向外辐射的内部热量。虽然在地球上,这种地热对表面的条件只起了很小的作用,但在具有大规模原始大气层的行星上,它的贡献会更大。

“我们发现的是,在许多情况下,原始大气层由于来自恒星的强烈辐射而消失,特别是在靠近恒星的行星上。但是在大气层仍然存在的情况下,可以出现液态水的合适条件,”该研究的博士生和主要作者Marit Mol Lous报告。根据伯尔尼大学和苏黎世大学研究人员的说法,“在有足够的地热到达表面的情况下,甚至不需要来自像太阳这样的恒星的辐射,这样在表面就有了允许液态水存在的条件。”

“也许最重要的是,我们的结果表明,这些条件可以持续很长时间--高达数百亿年,”这位研究人员指出,他也是NCCR PlanetS的成员。

拓宽寻找地外生命的视野

对许多人来说,这可能是一个惊喜。研究报告的共同作者、伯尔尼大学理论天体物理学教授、NCCR PlanetS成员Christoph Mordasini解释说:“天文学家通常期望液态水出现在接受恰到好处的辐射的恒星周围区域:不要太多,这样水就不会蒸发,也不要太少,这样它就不会全部结冰。”

“由于液态水的可用性可能是生命的先决条件,而生命可能需要数百万年才能在地球上出现,这可能会大大扩展寻找外星生命体的视野。”Mordasini说:“根据我们的结果,它甚至可能出现在所谓的自由漂浮的行星上,这些行星不围绕恒星运行。”

然而,这位研究人员仍然很谨慎:“虽然我们的结果令人振奋,但应该用一粒盐来考虑它们。对于这样的行星来说,要想长期拥有液态水,它们必须拥有适量的大气。我们不知道这有多普遍。”

“而且即使在合适的条件下,也不清楚在这样一个异国的潜在栖息地出现生命的可能性有多大。这是天体生物学家的一个问题。不过,通过我们的工作,我们表明我们以地球为中心的生命友好型行星的想法可能太狭隘了,”Mordasini总结道。

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