地球为何特殊：多数外星世界或缺水难容生命
左边这张由美国国家航空航天局（NASA）水手10号航天器拍摄的金星图像，与一幅艺术家描绘的最近发现的系外行星格利泽12b的三种可能大气的图像配对。华盛顿大学的这项新研究探索了一颗行星需要多少地表水才能支持生命。图片来源：NASAJPLCaltechR。Hurt（加州理工学院IPAC）
新研究表明，许多之前被认为有希望存在生命的行星，实际上可能远没有那么宜居。
一颗遥远的行星或许处于适合生命存在的完美轨道，温度恰好能让液态水存在。但如果这个星球过于干燥，它仍可能完全不适宜居住。新研究表明，许多所谓的沙漠行星可能远没有表面看起来那么有希望。新研究还指出，这些干燥世界中许多支持生命的可能性远低于此前的预期。
华盛顿大学的一项研究发现，一颗地球大小的行星需要出乎意料的大量水——至少相当于地球海洋体积的20％到50％——才能维持长期的表面宜居性。
天文学家已经确认了大量系外行星，预计整个银河系中还存在数十亿颗。其中许多位于宜居带内，那里的温度可能允许液态水存在。但处于合适的位置只是一部分因素。行星还需要稳定的气候调控机制，而这些机制在很大程度上取决于水如何与地质和大气相互作用。
在资源有限的情况下，当你在广阔的宇宙中寻找生命时，你不得不筛选掉一些行星，主要作者、华盛顿大学地球与空间科学博士生哈斯克尔怀特贾内拉说。
光靠水是不够的
虽然水是必不可少的，但它并不会自动让一颗行星变得宜居。在这项研究中，研究人员仔细观察了只有少量水的行星，以更好地了解它们的生命潜力。
我们对干旱行星很感兴趣，这些行星的地表水储量非常有限——远少于一个地球海洋。其中许多行星位于其恒星的宜居带内，但我们不确定它们是否真的宜居，怀特贾内拉说。
发表在《行星科学期刊》上的研究结果表明，宜居性取决于地质碳循环——这是一个由水驱动的系统，在数百万年间将碳在行星的大气和内部之间移动，有助于调节表面温度。
在地球上，火山释放的二氧化碳先在大气中积聚，然后溶于雨水。这些雨水与地表岩石发生反应，径流将碳带入海洋，碳在海底沉积。板块构造随后将富含碳的洋壳推到大陆之下。在漫长的时间尺度上，随着山脉的形成，这些碳会回到地表。
如果一颗行星没有足够的水来维持降雨，这个循环就会中断。通过风化作用去除碳的过程会减慢，而火山排放则持续进行。结果，二氧化碳在大气中积累，困住热量。不断升高的温度导致剩余的水蒸发，引发一个变暖循环，最终使这颗行星变得太热，无法维持生命。
怀特贾内拉说：因此，不幸的是，这些位于宜居带内的干旱行星不太可能成为生命存在的理想候选星球。
干旱系外行星建模
尽管科学家能够探测到地表水的迹象，岩石系外行星仍然难以直接观测。为了克服这一难题，研究团队利用先进的计算机模拟来研究水在干燥、类沙漠行星上的行为。
碳循环的早期模型主要关注较凉爽和湿润的行星。这些模型包含了由阳光引起的蒸发，但常常忽略了风等其他因素。WhiteGianella通过优化蒸发和降水的估算，改进了这些模型，以便更好地模拟干旱环境。
这些复杂的、机械论的碳循环模型源于人们试图理解地球的恒温器如何——或者为何未能——在漫长时间里调节温度，资深作者约书亚克里萨宁托顿说，他是华盛顿大学地球与空间科学系的助理教授。
这项研究还强调，干旱行星上的碳循环尚未得到充分研究。研究结果表明，即使是最初拥有地表水的行星，也可能随着时间的推移失去这些水，随着碳循环变得不稳定，它们会从潜在宜居状态转变为不适宜居住的状态。
金星作为一个邻近的例子
一个近邻的例子可能是金星。这颗行星在大小上与地球相似，可能形成于大约同一时期，并且可能曾经拥有相似数量的水。
不过如今，金星表面的温度与柴火披萨炉相似。怀特贾内拉表示，站在那里会感觉像被10头蓝鲸压着。
科学家们长期以来一直在争论地球和金星的演化为何如此不同。怀特贾内拉和克里萨宁托顿认为，由于金星离太阳更近，它最初的水量可能比地球略少。这种差异可能扰乱了它的碳循环。随着二氧化碳在大气中不断积聚，温度上升，导致水分流失以及任何可能存在的生命消失。
未来的金星探测任务旨在揭示这颗行星发生了什么，以及它是否曾有过生命存在。这些发现也可能帮助科学家更好地了解遥远的系外行星。
怀特贾内拉说：我们这辈子不太可能在系外行星表面着陆什么东西，但金星——我们的邻居——可以说是最好的系外行星类似物。
该团队希望即将开展的任务所获取的数据能帮助验证他们的模型。
这对宇宙中许多潜在宜居的区域有影响，克里萨宁托顿说。
参考文献10。3847PSJae4faa
这项研究由美国国家科学基金会、美国国家航空航天局天体生物学项目和阿尔弗雷德P斯隆基金会资助。
相关知识
外星世界通常指地球之外的宇宙区域，包括各类行星、卫星、星系及可能存在的未知天体系统。它涵盖了从荒凉无生命的岩石行星到可能孕育生命的宜居星球，是人类探索宇宙、寻找地外文明的重要目标，激发着人们对宇宙奥秘的无限遐想与科学探索热情。
BY: University of Washington
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://scitechdaily.com/earths-secret-advantage-why-most-alien-worlds-may-be-too-dry-for-life/
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