研究發現:外星球的海洋環流,可能是外星生命的關鍵!

2020-11-26 騰訊網

世界各地的科學家長期以來一直在解決這個問題：在其他星球上是否有生命，如果有，我們如何找到它？面對太陽系以外數以千計的行星要探索，科學家們需要一種方法來預測哪些系外行星最有可能擁有生命。讓事情變得更複雜的是，預測必須基於可以從幾光年外乃至幾十幾百光年進行的觀測，包括如這顆系外行星的大小、質量和大氣的組成等。

芝加哥大學行星科學家史蒂芬妮·奧爾森(Stephanie Olson)在新表在《天體物理學》期刊上的研究中提出了一個新模型，該模型預測了海洋的循環模式，如何影響外星球上生命的好壞。這些因素可以指導科學家在其他星球上尋找生命，其研究發現表明，尋找一顆與地球幾乎完全一樣的行星，可能不會把我們帶到最有可能存在外星生命的地方。研究的合著者、芝加哥大學副教授多裡安·阿伯特(Dorian Abbot)說：

以前關於系外行星海洋的少量研究主要集中在它們對氣候的影響上，這項研究開始評估海洋環流對營養循環、生物生產力以及系外行星上潛在生命的可探測性影響。環流模式會對海洋生命生存能力產生戲劇性的影響，地球上海洋中的大部分生命存在於頂層，頂層接收陽光以支持光合作用的有機體，並與大氣交換氣體。隨著死亡的有機體被重力拉下，這種混合層不斷地將營養物質流失到海洋的更深、更靜的區域。

這些營養物質返回到維持生命的混合層，依賴於一個被稱為上升流的過程。上升流發生在特定的位置，那裡的風導致地表水發散，深水向上流動以取代它們，帶來了為生命提供燃料的營養物質。地球物理科學系T.C.Chamberlin博士後研究員奧爾森說：如果觀察地球海洋中的生命，會發現它們絕大多數集中在有上升流的地區。研究使用了一個模型來探索可觀測特徵的微小變化，如行星的大小或自轉速度：

如何顯著影響系外行星海洋中的上升流數量，從而有利於或不利於海洋表面的生命。研究發現，那些自轉速度比地球慢、表面壓力比地球高、海洋含鹽量比地球高的行星，可能都會經歷更大的上升流。這可能會產生更活躍的光合作用生命，最終可能會表現為更多可檢測到的光合作用生命。這些是我們在生命探測研究中應該優先考慮的行星類型，如果找不到生命，不探測可能更有意義。其研究結果與關於系外行星優先順序的普遍觀點形成鮮明對比：

人類發現外星生命的最好機會，將可能是找到一顆具有儘可能多類似地球特徵的系外行星。這項研究促使我們將搜索範圍擴大到類地行星以外的地方，並考慮是否有可能比地球本身更適合生命存在的行星。特別值得一提的是，系外行星一些不同於地球的特徵，可能會導致大氣中更多生物活動的氣體特徵（例如氧氣和甲烷）使這些行星上的生命更容易從遠處被探測到。除了為尋找其他行星上的生命提供信息外，研究模型還可能提供有關地球上海洋環流模式的信息：

並為我們星球上生命的過去和未來提供洞察。在地球的歷史進程中，太陽的自轉速度、表面壓力和亮度都發生了變化。研究模型表明，所有這些變化都隨著時間的推移而增加了上升流，並可能推動了地球海洋中的生命蓬勃發展。此外，鹽度的增加可以極大地影響地球氣候，如果將海洋中的鹽分增加一倍，將導致所有海冰融化，並導致地球變暖6攝氏度。如果兩個鹽度差異的因素對行星氣候如此重要，那麼海洋鹽度也是真正需要考慮的問題。

就我們自己星球的氣候演變而言，研究模型通過微妙地修改類地行星的特徵，一次一個參數地預測了海洋環流和氣候的這一變化和其他令人驚訝的顯著變化。如果參數同時改變，以更準確地反映系外行星的特徵可能與地球有何不同，可能會產生更戲劇性的影響，從而打開幾乎無限的探索場景。海洋真的是充滿活力的棲息地，本研究在這裡只是觸及了皮毛，研究人員的願景是：人們會對此感到興奮，並繼續研究和探索更具差異化的可能性。

博科園｜研究/來自：芝加哥大學

研究發表期刊《天體物理學》

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