熱點在線丨研究：生命所需的長期液態(tài)水可能存在于與地球非常不同的行星上

地球上的生命起源于海洋。因此，在尋找其他行星上的生命時，液態(tài)水的潛力是一個關鍵因素。為了找到它，研究人員傳統(tǒng)上一直在尋找與我們的星球相似的行星。然而，長期的液態(tài)水并不一定要在與地球上類似的環(huán)境下發(fā)生。伯爾尼大學和蘇黎世大學的研究人員是瑞士國家研究中心（NCCR）PlanetS的成員，他們在2022年6月27日發(fā)表在《自然-天文學》雜志上的一項研究中報告說，有利的條件甚至可能在幾乎與我們的地球完全不相似的行星上出現(xiàn)數(shù)十億年。

“水在地球上能夠成為液體的原因之一是它的大氣層，”研究報告的共同作者、蘇黎世大學理論天體物理學教授、NCCR PlanetS的成員Ravit Helled解釋。“憑借其天然的溫室效應，它能捕獲恰到好處的熱量，為海洋、河流和雨水創(chuàng)造合適的條件。”

然而，地球的大氣層在其古代歷史上曾經(jīng)非常不同。“當?shù)厍蜃畛鯊挠钪鏆怏w和塵埃中形成時，它收集了一個主要由氫和氦組成的大氣層--一個所謂的原始大氣層，”Helled指出。然而，在其演變過程中，地球失去了這種原始大氣。

(資料圖片僅供參考)

其他更大規(guī)模的行星可以收集更大的原始大氣，在某些情況下，它們可以無限期地保持這些大氣。“這種巨大的原始大氣層也能引起溫室效應--很像今天的地球大氣層。因此，我們想弄清楚這些大氣層是否能幫助創(chuàng)造液態(tài)水的必要條件，”Helled說。

數(shù)十億年來的液態(tài)水

為此，研究小組對無數(shù)的行星進行了徹底的建模，并模擬了它們數(shù)十億年的發(fā)展。他們不僅考慮了行星大氣層的屬性，而且還考慮了各自恒星的輻射強度以及行星向外輻射的內(nèi)部熱量。雖然在地球上，這種地熱對表面的條件只起了很小的作用，但在具有大規(guī)模原始大氣層的行星上，它的貢獻會更大。

“我們發(fā)現(xiàn)的是，在許多情況下，原始大氣層由于來自恒星的強烈輻射而消失，特別是在靠近恒星的行星上。但是在大氣層仍然存在的情況下，可以出現(xiàn)液態(tài)水的合適條件，”該研究的博士生和主要作者Marit Mol Lous報告。根據(jù)伯爾尼大學和蘇黎世大學研究人員的說法，“在有足夠的地熱到達表面的情況下，甚至不需要來自像太陽這樣的恒星的輻射，這樣在表面就有了允許液態(tài)水存在的條件。”

“也許最重要的是，我們的結果表明，這些條件可以持續(xù)很長時間--高達數(shù)百億年，”這位研究人員指出，他也是NCCR PlanetS的成員。

拓寬尋找地外生命的視野

對許多人來說，這可能是一個驚喜。研究報告的共同作者、伯爾尼大學理論天體物理學教授、NCCR PlanetS成員Christoph Mordasini解釋說：“天文學家通常期望液態(tài)水出現(xiàn)在接受恰到好處的輻射的恒星周圍區(qū)域：不要太多，這樣水就不會蒸發(fā)，也不要太少，這樣它就不會全部結冰。”

“由于液態(tài)水的可用性可能是生命的先決條件，而生命可能需要數(shù)百萬年才能在地球上出現(xiàn)，這可能會大大擴展尋找外星生命體的視野。”Mordasini說：“根據(jù)我們的結果，它甚至可能出現(xiàn)在所謂的自由漂浮的行星上，這些行星不圍繞恒星運行。”

然而，這位研究人員仍然很謹慎：“雖然我們的結果令人振奮，但應該用一粒鹽來考慮它們。對于這樣的行星來說，要想長期擁有液態(tài)水，它們必須擁有適量的大氣。我們不知道這有多普遍。”

“而且即使在合適的條件下，也不清楚在這樣一個異國的潛在棲息地出現(xiàn)生命的可能性有多大。這是天體生物學家的一個問題。不過，通過我們的工作，我們表明我們以地球為中心的生命友好型行星的想法可能太狹隘了，”Mordasini總結道。