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研究顯示類似地球淡藍行星只占潛在宜居星球1%

來源:互聯網 2022-10-09 14:49中投網 A-A+

  一項最新研究顯示,類似地球這樣的“淡藍行星”在宇宙中可能及其罕見,只占潛在宜居星球的1%。

  總部位于瑞士的國際空間科學研究所發現,類似地球的行星(即約30%表面被陸地覆蓋)可能只占恒星宜居帶巖石行星的1%。而大約80%的潛在宜居星球完全以陸地為主,約19%是純粹的海洋世界。

  通過模擬行星地幔中的水和板塊構造對陸地再循環系統之間的關系,研究人員得出了上述結論。國際空間科學研究所執行主任、研究團隊成員蒂爾曼·斯波恩(TilmanSpohn)表示:“我們在地球上享受著陸地和海洋之間的平衡。人們很容易認為,第二個地球也會和我們現在生存的星球一樣。但我們的模擬結果表明,情況可能并非如此。”

  模擬結果表明,地球上陸地與海洋之比(1:3)可以形成微妙的平衡。而對于其他大多數行星來說,這個比例則更為極端,很容易形成絕大部分是陸地或海洋的情況。

  斯波恩及其合作者、德國波茨坦氣候影響研究所博士后研究員鄧尼斯·霍寧(DennisH?ning)得出的結論是,這個臨界點最有可能發生的時間是當行星內部的溫度接近地球地幔溫度時。在這樣的地幔溫度下,構造板塊之間俯沖帶在陸地上的水循環作用決定了一個星球是由陸地還是海洋主宰。

  大約25億年前,也就是太古宙末期,地球達到了這種狀態,并進入了如今能夠支持生命生存的微妙平衡。然而,在數十億年的時間里,即使是地球上的細微平衡也不容易維持,盡管我們沒有注意到那些非常容易被忽略的細微變化。與地球相比,其他星球可能會更快地達到這個臨界點。

  斯波恩說:“在地球板塊構造的引擎中,內部熱量驅動地質活動,如地震、火山和造山,進而促使陸地面積增加。而另一方面,陸地也時刻受到侵蝕,比如大氣和內陸之間交換水分的一系列循環。我們對這些循環如何相互作用的模擬表明,今日的地球可能是個極為特殊的星球。”

  斯波恩和霍寧還考慮了其他因素,例如二氧化碳的排放如何促進碳硅酸鹽循環。碳硅酸鹽循環充當著行星的長期恒溫器,控制著數百萬年的氣候。他們發現,在其他條件相同的情況下,雖然絕大部分以陸地和海洋為主的行星都可能適宜居住,溫度也相似,但上面的生命形式和氣候可能與地球截然不同。

  這些模擬表明,陸地比例低于10%、絕大部分以海洋為主的行星,可能氣候溫暖,大氣濕潤,以熱帶氣候為主;由陸地主導的星球通常表面海洋覆蓋面積不到30%,它們比海洋主導的星球更冷、更干燥,氣候也更惡劣。在這些以陸地為主的行星上,寒冷的沙漠會橫跨整個大陸,巨大的冰川和冰原也更為常見。

  然而,斯波恩和霍寧的發現與其他研究團隊得出的結論略有不同。例如,多倫多大學的伊夫林·麥克唐納(EvelynMacDonald)發現,對于受潮汐作用影響的行星來說,陸地越多,星球總體表面的平均溫度就越高。

  2011年,東京大學研究員阿部豐的研究發現,陸地行星可以在距離其恒星更遠的距離上保持宜居狀態,而且它們不會像海洋行星那樣迅速結冰,因為形成冰雪的水分更少。然而,阿部豐等人的研究都與斯波恩和霍寧的結論一致,即以陸地為主的行星比類地行星或富含水的行星更為常見。

  有鑒于此,天文學家應該在宜居地帶尋找“淡黃點”,而不是尋找美國著名天文學家卡爾·薩根(CarlSagan)提出的“淡藍點”。

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