研究表明凍結(jié)的類地行星可以支持生命

一項(xiàng)新的研究表明，冰冷的行星曾經(jīng)被認(rèn)為太冷而無法支撐生命，可能會(huì)有宜居的土地面積超過冰點(diǎn)，挑戰(zhàn)典型的假設(shè)什么類型的行星可能適合居住。

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家一直認(rèn)為雪球行星 - 地球上的行星與海洋凍結(jié)在赤道上 - 由于極度寒冷而對(duì)生命產(chǎn)生敵意。但AGU的地球物理研究雜志：行星發(fā)現(xiàn)的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，一些雪球行星可能在其赤道附近的土地上達(dá)到宜居溫度。

多倫多大學(xué)的天文學(xué)家和物理學(xué)家，新研究的主要作者阿迪夫·天堂說：“你有這些傳統(tǒng)上你可能認(rèn)為不適合居住的行星，這表明也許它們可能存在。”

在宜居帶是從一個(gè)明星，其中行星理論上可以有液態(tài)水和溫度溫暖足以支持生命的距離的范圍內(nèi)?？删幼^(qū)內(nèi)的行星可以像地球一樣溫暖和溫帶，也可以像雪球一樣完全凍結(jié)。

地質(zhì)學(xué)家懷疑地球過去經(jīng)歷過一到三個(gè)雪球階段，海洋微生物可能至少在其中一個(gè)時(shí)期存??活下來。

“我們知道地球可以通過它自己的雪球事件來居住，因?yàn)樯谖覀兊难┣蚴录俺霈F(xiàn)，生命早就過去了，”天堂說。“但那時(shí)我們所有的生命都在我們的海洋中。土地上沒有任何東西。”

在這項(xiàng)新的研究中，天堂和他的同事們想知道雪球上的陸地區(qū)域是否可以達(dá)到維持生命的溫度。他們使用計(jì)算機(jī)程序模擬理論雪球行星上的不同氣候變量，調(diào)整日照量和配置等條件。

該圖顯示了火山活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳與溫帶和雪球氣候的降雨和侵蝕所消除的二氧化碳之間的關(guān)系。當(dāng)火山活動(dòng)和風(fēng)化速率相互平衡時(shí)，行星會(huì)陷入雪球狀態(tài)。圖片來源：AGU

他們感興趣的一個(gè)變量是二氧化碳。碳氧化鈦陷阱加熱并保持在溫帶氣候范圍內(nèi)的行星; 沒有它，行星涼爽，海洋凍結(jié)。

當(dāng)大氣中的二氧化碳水平從降雨和侵蝕的組合中降得太低時(shí)，行星會(huì)變成雪球。水吸收二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為碳酸，碳酸在侵蝕過程中會(huì)與地面上的巖石發(fā)生反應(yīng)。這種相互作用使碳酸更容易破壞。它與礦物質(zhì)結(jié)合，然后礦物質(zhì)被帶到海洋并最終儲(chǔ)存到海底。

科學(xué)家此前認(rèn)為，在雪球階段，行星大氣中二氧化碳的排出已經(jīng)停止，因?yàn)樗乃械乇硭急粌鼋Y(jié)了。但令人驚訝的是，這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，一些雪球行星即使在冰凍后也會(huì)繼續(xù)失去二氧化碳。這意味著行星必須有一些非凍結(jié)的地面和偶爾的降雨量才能繼續(xù)從大氣中清除二氧化碳。

該研究的作者模擬的一些較溫暖的雪球行星的陸地區(qū)域足夠溫暖，即使在海洋被凍結(jié)到赤道時(shí)也能保持液態(tài)水和生命。他們發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離冰凍海洋的中心的陸地區(qū)域可能達(dá)到10攝氏度(50華氏度)以上的溫度。這比生命可以繁殖的最低溫度溫暖得多，科學(xué)家認(rèn)為這是零下20攝氏度(零下4華氏度)。

結(jié)果還表明，在某些條件下，類地行星可能會(huì)陷入雪球狀態(tài)?？茖W(xué)家過去認(rèn)為，通過火山釋放的二氧化碳的逐漸積累，行星會(huì)退出雪球階段。研究人員表示，雖然風(fēng)化可以從大氣中抽出足夠的二氧化碳來平衡火山輸出，從而形成一個(gè)負(fù)反饋回路，行星永遠(yuǎn)不會(huì)融化。

研究人員表示，研究結(jié)果表明，可居住的行星和不可行的行星之間的界限可能不像地質(zhì)學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為的那樣明確。

“我們發(fā)現(xiàn)實(shí)際上這條線有點(diǎn)模糊，”天堂說。