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宇宙奇迹_外太空海洋中的生命

2024-01-17科学

美国国家航空航天局(NASA)已对附近恒星周围的类地行星进行了重新评估,作者得出结论,其中17颗可能类似于木星和土星的一些卫星。与我们想象的岩石世界不同,这些行星可能拥有冰壳,以及液态海洋。就像木星的欧罗巴和土星的土卫二一样,这些内部海洋可能适合生命生存,并且有时会通过间歇泉向太空中喷发。甚至借助正在建造中的望远镜,也可能在如此遥远的距离探测到这些冰晶喷射中的生命存在。

寻找其他恒星周围的行星(外行星)有许多原因,但寻找适合生命存在的星球是首要的。不管你是梦想着人类在其他星系殖民,遇到外星人,还是只是希望研究其他生物,这一切都依赖于能够生命得以繁衍的星球。

天体生物学家认为这需要两个因素:大致与地球大小相当的行星,而不是类似木星的气态巨行星,以及在星球「宜居带」的位置。尽管关于适居带真正的边界有争议,但它通常被认为是适合星球表面液态水存在的温度区域。毕竟,水对我们所知道的所有生命至关重要,并且对我们能想象的绝大多数生命形式也是如此。

尽管木星和土星远在太阳的宜居带之外,我们认为其冰壳下的内部海洋有可能存在生命。外行星气体巨行星的卫星可能几乎肯定会提供类似的条件;然而,我们曾经认为在外行星周围发现的两颗卫星现在受到了质疑。另一方面,有很多距离相似的行星也可能存在内部海洋。美国国家航空航天局戈达德航天中心的林娜·奎克博士和同事称这些行星为「冷海洋世界」,并着手发现最接近的冷海洋世界。

我们发现的大多数外行星都位于适居带的较热一侧,因为发现靠近恒星的行星更容易,但研究人员确定了17颗距离恒星太远的行星。「我们的分析预测出这17个行星可能有冰覆盖的表面,但又能通过内部放射性物质的衰变和恒星引力潮汐作用来维持内部海洋的充分热量,」奎克在一份声明中说道。在一定情况下,这些行星中的一些可能会拥有卫星,这可能会增加其生命存在的可能性。

奎克和合著者为了寻找最佳候选行星,他们寻找的对象不仅是离恒星足够远,以便拥有冰冷的表面,还有适当的密度。这些行星如果更接近的话会被标记为海洋世界,它们的密度太大以至于不能主要由气体组成,但又不够大以至于其大小主要由岩石组成。由两种宇宙中最常见的元素的结冰形成的冰成为显而易见的中间候选者。

虽然关于这些因素的具体数值存在很大不确定性,但奎克和合著者们估计了每颗行星上可能产生内部加热的潮汐力以及放射性物质的衰变,以此来估算它们冰壳的厚度。

最有趣的就是最接近太阳系的那颗,在星际空间中已知的恒星里,这颗行星也与地球大小相当。最初的估计将其放置在适居带内,但多篇论文已经得出结论,行星上存在生命的前景并不乐观,因为半人马座比邻星的强烈耀斑可能早在很久以前就将其剥夺了大气。没有大气的话,即使温度适宜,表面海洋也会蒸发至太空中。

然而,奎克和同事们认为半人马座比邻星b和其他一些行星的温度要低得多。这使得大气并不必要,因为冰可以保护海洋。更重要的是,一些行星可能拥有非常厚的冰壳,以至于物质很难逃逸,但半人马座比邻星b的冰壳可能只有58米(190英尺)-远远少于欧罗巴,这意味着间歇泉可能更加普遍。

被认为是太阳系之外最有希望寻找生命的地方的LHS 1140b,据认为它不超过2公里(1英里)厚的冰。远比半人马座比邻星b多得多,但仍然是欧罗巴的10倍。奎克说:「由于我们的模型预测出半人马座比邻星b和LHS 1140 b的地下海洋可能就在表面附近,并且他们间歇泉活动的速度可能比欧罗巴快上数百到数千倍,因此最有可能在这些行星上探测到地质活动。」

如果我们发现蔚蓝星辰,这不仅会证实理论,还可能包含能够证明生命存在或提高其可能性的分子,就像土卫二一样。对于那些从地球上看到星球横穿其恒星面的行星来说,前景可能尤为光明,这样我们就可以在光谱中寻找痕迹。

不幸的是,半人马座比邻星b不属于这一类行星,但如果奎克和同事的估计是正确的,其接近性意味着我们可能仍然可以探测到反射出来的冰晶的光。

这项研究发表在【天体物理学杂志】上,并已于今年12月美国地球物理联合会(American Geophysical Union)年会上进行了介绍。