地球2.0：天文學家想找到比地球還適宜居住的星球

圖片來源：MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY VIA GETTY IMAGES

尋找外星生命的關鍵之一，就是找到天文學家稱之為地球2.0的東西——一顆看起來像地球雙胞胎的系外行星。我們希望這個世界能擁有我們能生存的條件。

但芝加哥大學的博士後研究生Stephanie Olson表示，為什麼不先考慮是什麼因素使得地球適宜居住，然後找到更合適的星球呢？不是另一個地球，而是一個比地球更適宜居住的星球？

Olson上周在美國華盛頓貝爾維尤舉行的AbSciCon 19天體生物學會議上解釋了地球可居住的部分原因，是海洋中的洋流；不是地表水流，而是那些讓水從深海上升的水流。

她表示，這種洋流是非常重要的，因為地球的生命絕大部分集中在海洋較淺的部分，那裡有充足的光合作用。

但在這個水域生長，會導致它們營養枯竭，因為有機體們會將水域中的營養物質吸收殆盡。更糟的是，隨著這些生物的死亡，部分會攜帶著這些營養物質回歸到深海，而不是在它們腐爛的時候將營養物質釋放到地表生態系統。

因此，如果沒有上涌的洋流，深海將變得越來越富營養，而地表水則會越來越枯竭。

「如果你看一副地球海洋光合作用的地圖，你會發現它絕大多數集中在正在發生上升流的地區，」Olson說道。

她表示，這意味著一個健康的生物圈需要一種機制，能將深水帶回到水面。

在地球上，這是由地面風造成的，尤其是大片陸地吹到海上的風。這些風會把地表水從陸地吹走，從而可以將水從深處吸上來替代陸地的水。Olson表示，這就是為什麼地球海洋中許多生產力最高的地區都位於大陸邊緣。

為了了解哪種行星最容易產生這種效應，她模擬了一些參數的影響，從質量、半徑、和太陽的距離到季節的強度。

但只有其中兩個是真正重要的——大氣密度和一天有多長。在這兩種條件下，地球都不是名列前茅的。

更密集的大氣會產生更強的風，可以從深處產生更快速的養分循環，那些白天比地球更長的行星似乎更稍長於製造這樣的風。

這意味著，擁有更多的大陸面積、更密集的大氣和更長的白天可能是我們所知道的更適合生存的星球。

她還指出，系外行星的研究正在接近這樣一個階段：或許我們可以從數以千計的系外行星中發現比地球更好的行星。

類似的，大氣密度也可以通過其顏色來確定。她說，在地球上，「我們有藍色的大氣，因為它散射光線，而這隻發生在稠密的大氣中。」

Olson所說的星球們也不是唯一可能適合人類居住的星球。

美國加利福尼亞大學河濱分校的研究生Michelle Hill指出，迄今為止，在其它太陽系中搜尋可居住世界的研究主要集中在行星上，外星太陽系也可能有可居住的系外行星：即環繞著一顆巨大的行星運轉的類地行星。那些巨大的行星本身並不適合居住，但它們與太陽之間的正確距離，會讓它們的衛星、即我們要尋找的類地行星本身不熱也不冷，溫度適宜。

到目前為止，只發現了一個這樣的外行星，而且還沒有得到充分的證實。

Hill表示，系外行星獵人在所謂的宜居帶內發現了數量驚人的巨型行星，這些行星圍繞這它們的「太陽」旋轉，遠近適中。目前也沒有明顯的理由認為這些行星沒有大衛星。

「這或許能擴大對可能存在生命的世界的追尋，」她說。

事實上，她說，這些衛星可能比圍繞類似恆星運行的行星更適合居住，因為它們有更多的潛在能源來為生物圈提供燃料。

Hill說，與其是簡單地依靠太陽的能量，它們也會被它們所環繞的巨星系反射的光線所溫暖。它們也可以在內部被圍繞著初等星體旋轉時產生的潮汐能加熱。

Hill說：「它們的能量更多樣化。正因為如此，這些衛星的可居住區域（與太陽之間的距離適中，不過熱也不會凍結），可能比它們的主行星的可居住區域更寬。」

Hill和Olson的發現都是天體生物學成熟的例子，這一領域在不久前就被貶為是「沒有主題的科學」（因為從來沒有人發現過外星生命形式），而現在，天體物理學已經成為了一個日益成熟的研究領域。

美國宇航局創新高級概念項目的高級科學顧問Ronald Turner表示，部分原因在於外行星是真實的，而且非常普遍。

但是，新的天體生物學以Olson尋找理想大陸的分類、白晝長度和大氣壓力的願望為代表，也受到了創造更好望遠鏡的能力的爆炸式增長的啟發。Turner表示：「過去十年的技術發展正在推動這個新時代的到來。」

蝌蚪五線譜編譯自cosmosmagazine，譯者 李彤馨，轉載須授權

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