一个高度倾斜的星球可能是可居住的

点击次数:20   更新时间:2018-05-16   【关闭

麻省理工学院科学家最近发表的一项研究表明,只要行星完全被海洋覆盖,即使是具有接近水平轴的高倾角行星也可能支持生命。 /

迄今为止,已经确定了超过我们的太阳系近2000个行星。这些系外行星是否对生活有好处取决于许多标准。其中,科学家们认为,是一颗行星的倾角 - 它的轴线相对于其围绕恒星轨道的角度。

例如,地球有一个相对较低的倾角,绕与太阳周围的轨道平面几乎垂直的轴线旋转。然而,科学家怀疑,系外行星可能表现出许多倾向,类似从垂直旋转的顶部到水平旋转式烤架。倾斜越是极端,行星可能居住的程度就越低 - 或者说思维已经消失了。

现在,麻省理工学院的科学家发现,即使是一个几乎水平轴的高倾角行星,只要行星完全被海洋覆盖,就可能支持生命。事实上,即使是一个约50米深的浅海,也足以将这样一颗行星保持在相对舒适的温度,全年平均约为华氏60度。

麻省理工学院地球,大气和行星科学系(EAPS)的前研究科学家戴维费雷拉说,从表面上看,一个高倾角的行星看起来相当的极端:倾斜在它的侧面,它的北极会遇到日光连续六个月,然后黑暗六个月,因为地球围绕它的恒星旋转。

“预计这样一个星球不会适合居住:它基本上会沸腾,而且会冻结,这对生活来说真的很难,”费雷拉现在是英国雷丁大学的讲师。 “我们发现海洋在夏季储存热量,并在冬天返回,所以气候仍然非常温和,即使在寒冷的极地之夜也是如此。因此,在寻找可居住的系外行星时,我们说,不要将高倾斜的系外行星折扣为不适合生活。“

该小组的分析细节刊登在伊卡洛斯杂志上。该论文的合着者是Ferreira; Sara Seager,1941年EAPS和麻省理工学院物理系教授;地球和行星科学中的塞西尔和伊达绿色教授约翰马歇尔;和EAPS副教授Paul O'Gorman。

倾向于一个可居住的系外行星

费雷拉和他的同事们使用麻省理工学院开发的模型来模拟一个高度倾斜的“水色星球” - 一颗地球大小的行星,距离太阳相似的距离,完全被水覆盖。三维模型旨在模拟大气,海洋和海冰之间的环流,考虑风和热对驾驶3000米深的海洋的影响。为了进行比较,研究人员还将大气模型与各种深度的简单的,不动的“沼泽”海洋相耦合:200米,50米和10米。

研究人员使用详细模型来模拟三个倾角的行星:23度(代表类似地球的倾斜),54度和90度。

对于一个极端90度倾斜的行星,他们发现全球海洋 - 即使是50米浅的海洋 - 在整个极地夏季都能吸收足够的太阳能,并在冬季将其释放回大气中,以保持相当温和气候。因此,整个地球将全年经历类似春季的气温。

“我们期待如果你在这个星球上放置一个海洋,它可能会更加适合居住,但不是这一点,”费雷拉说。 “令人惊讶的是,两极的温度仍然适用。”

一个失控的“雪球地球”

总的来说,研究小组观察到生命可以在高度倾斜的水底世界上蓬勃发展,但仅限于某一点。在较浅的海洋模拟中,费雷拉发现10米深的水域不足以调节高倾角行星的气候。相反,这个星球会遇到失控的影响:一旦形成了一点冰,它就会迅速传播到地球黑暗的一边。根据费雷拉的说法,即使当这边转向太阳时,也太迟了:巨大的冰盖会反射太阳光线,使冰块进一步扩散到新变暗的一侧,最终包围地球。

“有些人认为,一个行星具有非常大的倾斜角度,赤道周围可能会有冰块,而杆子会变暖,”费雷拉说。 “但是我们发现没有中间状态。如果海洋太少,地球可能会坍缩成雪球。那显然它不适合居住。“

宾夕法尼亚州立大学物理学与天文学教授达伦·威廉姆斯说,过去的气候模拟表明,根据海洋和大陆的大小,极端倾斜的行星可能有各种各样的气候情景。费雷拉的结果,他说,得出了类似的结论,但更详细。

“一千个中有一个或两个陆地大小的系外行星似乎密度与水相当,所以全水星的概率至少为0.1%,”威廉姆斯说。 “所有这一切的结果是,高倾角的系外行星并不一定没有生命,因此它们对于天体生物学界同样有意义和重要。”

出版物:David Ferreira等人,“高倾角气候”,伊卡洛斯,卷243,2014年11月15日,第236-248页; DOI:10.1016 / j.icarus.2014.09.015

资料来源:麻省理工学院新闻社Jennifer Chu

图片:Christine Daniloff / MIT