一项研究表明,冰冻的外星世界可能比以前认为的更能支持生命的多样性和复杂性。

图解:艺术家对“雪球地球”的绘画。图片来源:NASA
研究人员已经知道生命可以持续存在于寒冷的“雪球”行星上,这些行星会使海冰运行到赤道上。毕竟这在地球上发生了,在漫长的历史中曾经历了几个雪球阶段。
图解:地球的环境是研究行星适居性的重要参考资料,因为地球是已知的惟一有生命存在的星体。
“但我们所有生命当时都在海洋中,” 研究的主要作者,多伦多大学的天文学家和物理学家Adiv Paradise在一份声明中说:“完全没什么陆地。”
研究解决了这一知识断层。Paradise和他的同事们进行了数千次3D计算机模拟,为理论雪球行星的气候进行建模,包括了各种大陆配置,恒星能量输入和二氧化碳水平(CO2)。
图解:火星因为其大气层较薄,因此即使与地球处于相近轨道亦会较冷
二氧化碳对于建模者来说是一个特别重要的变量,因为这种搜集热量的气体的浓度是地球上最大的气候驱动因素之一。我们现在在地球上看到温度以惊人的速度上升,就是因为我们正在向大气中排出大量的二氧化碳。
图解:一些气态巨星的卫星可能适合居住。
另一方面,当空气中没有足够的二氧化碳时,行星就会变成雪球。地质学家认为,降雨和侵蚀会使这种情况发生:水与二氧化碳发生反应,产生碳酸,然后碳酸与岩石发生反应并与矿物结合。这些矿物最终进入海洋,在那里它们被锁在海底。
图解:该图显示了火山活动产生的二氧化碳与温带和雪球气候的降雨和侵蚀所消除的二氧化碳之间的关系。当火山活动和风化速率相互平衡时,行星会陷入雪球状态。图片来源:AGU
但研究人员发现,这一过程并不一定排除陆地生命的可能性。他们的一些模拟的雪球世界诞生了可以居住的土地——特别是赤道附近的内陆地区,在某些情况下,温度高于10摄氏度(华氏50度)。
图解:相对恒星大小和光球温度。任何围绕红矮星的行星,如图中所示(Gliese 229A),都必须挤在一起才能达到类似地球的温度,这可能会导致潮汐锁定。见奥雷莉亚。信用证:MPIA/V.Joergens。
“传统上你可能认为有些行星不适合居住,而这表明也许它们是可以住的。”Paradise说。
图解:艺术家对gj 667 cc的印象,这是一颗潜在的可居住行星,围绕着一个三元恒星系统中的红矮星运行。
该团队的工作还提供了关于雪球世界和行星可居住性的其他见解。例如,火山爆发可以通过向大气中喷射大量二氧化碳和其他温室气体,使行星摆脱雪球状态。但研究表明,这并不一定会发生;研究人员的模拟结果表明,侵蚀可以平衡火山的二氧化碳生成。
图解:火星冰原概念
因此,研究小组成员表示,我们所知道的能否支持生命的世界之间的区别,可能并不像研究人员曾想的那么清晰。
“实际上,我们发现这条线有点模糊,”Paradise说。
这项研究于2019年7月18日发表在“Journal of Geophysical Research: Planets”上。









