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宇宙奇跡_外太空海洋中的生命

2024-01-17科學

美國國家航空暨太空總署(NASA)已對附近恒星周圍的類地行星進行了重新評估,作者得出結論,其中17顆可能類似於木星和土星的一些衛星。與我們想象的巖石世界不同,這些行星可能擁有冰殼,以及液態海洋。就像木星的歐羅巴和土星的土衛二一樣,這些內部海洋可能適合生命生存,並且有時會透過間歇泉向太空中噴發。甚至借助正在建造中的望遠鏡,也可能在如此遙遠的距離探測到這些冰晶噴射中的生命存在。

尋找其他恒星周圍的行星(外行星)有許多原因,但尋找適合生命存在的星球是首要的。不管你是夢想著人類在其他星系殖民,遇到外星人,還是只是希望研究其他生物,這一切都依賴於能夠生命得以繁衍的星球。

天體生物學家認為這需要兩個因素:大致與地球大小相當的行星,而不是類似木星的氣態巨行星,以及在星球「宜居帶」的位置。盡管關於適居帶真正的邊界有爭議,但它通常被認為是適合星球表面液態水存在的溫度區域。畢竟,水對我們所知道的所有生命至關重要,並且對我們能想象的絕大多數生命形式也是如此。

盡管木星和土星遠在太陽的宜居帶之外,我們認為其冰殼下的內部海洋有可能存在生命。外行星瓦斯巨行星的衛星可能幾乎肯定會提供類似的條件;然而,我們曾經認為在外行星周圍發現的兩顆衛星現在受到了質疑。另一方面,有很多距離相似的行星也可能存在內部海洋。美國國家航空暨太空總署戈達德航天中心的林娜·奎克博士和同事稱這些行星為「冷海洋世界」,並著手發現最接近的冷海洋世界。

我們發現的大多數外行星都位於適居帶的較熱一側,因為發現靠近恒星的行星更容易,但研究人員確定了17顆距離恒星太遠的行星。「我們的分析預測出這17個行星可能有冰覆蓋的表面,但又能透過內部放射性物質的衰變和恒星重力潮汐作用來維持內部海洋的充分熱量,」奎克在一份聲明中說道。在一定情況下,這些行星中的一些可能會擁有衛星,這可能會增加其生命存在的可能性。

奎克和合著者為了尋找最佳候選行星,他們尋找的物件不僅是離恒星足夠遠,以便擁有冰冷的表面,還有適當的密度。這些行星如果更接近的話會被標記為海洋世界,它們的密度太大以至於不能主要由瓦斯組成,但又不夠大以至於其大小主要由巖石組成。由兩種宇宙中最常見的元素的結冰形成的冰成為顯而易見的中間候選者。

雖然關於這些因素的具體數值存在很大不確定性,但奎克和合著者們估計了每顆行星上可能產生內部加熱的潮汐力以及放射性物質的衰變,以此來估算它們冰殼的厚度。

最有趣的就是最接近太陽系的那顆,在星際空間中已知的恒星裏,這顆行星也與地球大小相當。最初的估計將其放置在適居帶內,但多篇論文已經得出結論,行星上存在生命的前景並不樂觀,因為半人馬座比鄰星的強烈耀斑可能早在很久以前就將其剝奪了大氣。沒有大氣的話,即使溫度適宜,表面海洋也會蒸發至太空中。

然而,奎克和同事們認為半人馬座比鄰星b和其他一些行星的溫度要低得多。這使得大氣並不必要,因為冰可以保護海洋。更重要的是,一些行星可能擁有非常厚的冰殼,以至於物質很難逃逸,但半人馬座比鄰星b的冰殼可能只有58公尺(190英尺)-遠遠少於歐羅巴,這意味著間歇泉可能更加普遍。

被認為是太陽系之外最有希望尋找生命的地方的LHS 1140b,據認為它不超過2公裏(1英裏)厚的冰。遠比半人馬座比鄰星b多得多,但仍然是歐羅巴的10倍。奎克說:「由於我們的模型預測出半人馬座比鄰星b和LHS 1140 b的地下海洋可能就在表面附近,並且他們間歇泉活動的速度可能比歐羅巴快上數百到數千倍,因此最有可能在這些行星上探測到地質活動。」

如果我們發現蔚藍星辰,這不僅會證實理論,還可能包含能夠證明生命存在或提高其可能性的分子,就像土衛二一樣。對於那些從地球上看到星球橫穿其恒星面的行星來說,前景可能尤為光明,這樣我們就可以在光譜中尋找痕跡。

不幸的是,半人馬座比鄰星b不屬於這一類行星,但如果奎克和同事的估計是正確的,其接近性意味著我們可能仍然可以探測到反射出來的冰晶的光。

這項研究發表在【天體物理學雜誌】上,並已於今年12月美國地球物理聯合會(American Geophysical Union)年會上進行了介紹。