研究發現:一些外星行星可能繞過可居住宜居帶

火星探測 地球 天文 航空航天 愛科學的小市民 愛科學的小市民 2017-11-07

研究發現:一些外星行星可能繞過可居住宜居帶

一個冰雪覆蓋的外行星。

地球在太陽適居帶內的軌道意味著它的溫度適宜生命。但是,一項新的研究發現,在他們的恆星的宜居帶內,冰冷的世界可能會突然從太冷到太熱,而不經過適宜居住的階段。

研究人員說,這一發現表明,可能比科學家之前認為的要少。

金星似乎太熱,火星似乎太冷,而地球位於金星和火星之間,那裡的溫度有可能正好適合它表面的液態水。這個“黃金”地帶也被稱為“黃金適宜帶”,因為在地球上,幾乎任何地方都有液態水。

像太陽這樣的恆星隨著時間的流逝而熠熠生輝。這就提出了一種可能性,即一顆行星或月球在一顆年輕的暗淡恆星周圍(如早期地球)開始寒冷和結冰,隨著恆星變得更加明亮,可能最終會溫暖到一個穩定的可居住狀態。[

然而,這項新的研究發現,有些行星可能會直接從一個階段進入一個階段,繞過地球一樣的可居住環境。

北京大學的研究帶頭人楊俊(Jun Yang)表示:“此前,研究表明,冰的行星和衛星,如木星的衛星歐羅巴(Europa),在其表面冰或雪融化後,將變得適合生命生存。”“我們的工作表明,這不會發生。”

一個富水行星的氣候取決於至少兩個因素。其一是冰的表面覆蓋了多少冰。冰有一個,這意味著它反映了大部分的光線,在光線能夠溫暖地球表面之前,它就會回到太空。這樣,冰就會使地球變冷,從而形成更多的冰,使地球變得更冷。第二個因素是地球大氣中的水蒸氣含量;水蒸氣是一種溫室氣體,它能吸收熱量,使地球變暖,從而導致更多的水蒸發,使地球變得更溫暖。

冰的反照率在冰行星的氣候中起著決定性的作用。這表明地球逃過了一個可能的“雪球階段”,因為太陽隨著時間的推移變得明亮起來,因為地球上的火山活動釋放出二氧化碳和其他溫室氣體,幫助地球保持熱量。

相比之下,木星的衛星歐羅巴(Europa)和土星的衛星恩克拉多斯(Enceladus)等許多冰冷的物體並不會釋放出大量的物質。因此,研究人員想要了解這些世界是如何進化的,如果他們只有他們的恆星的光來幫助他們溫暖。

在這項新的研究中,科學家們開發了一種全球氣候模型,模擬了除了水蒸氣以外沒有其他溫室氣體的冰冷星球的氣候演變。根據這項研究,這種三維計算機模型包括大氣的多層,以及風及其對溫度、雲層、水蒸氣、雪和冰的影響。

研究人員發現,在沒有溫室氣體的情況下,除了水蒸氣之外,冰冷的物體在開始融化之前需要大量的能量——比地球從太陽中得到的能量還要多10%到40%。當冰最終在模擬中融化時,反照率的下降很快使這些世界變得更加溫暖。這種快速的變暖經常導致大多數或全部的水海洋蒸發,使這些世界不適合以水為基礎的生活,因為它在地球上是已知的。

這一發現表明,可能適宜居住的行星和衛星的數量可能比之前估計的要少,特別是對於那些小冰行星和冰冷的衛星來說。

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