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簡介：板塊構造並不是行星宜居的必要條件。在找尋宜居星球時，往往會考慮二氧化碳因素。其中，板塊運動形成的火山被視為重要因素。但構造模型研究顯示，即使沒有板塊運動，在一個巨型地殼上，也可以使星球保持足夠的溫度，只是沒那麼長而已。
相較而言，產熱元素被考慮作為行星宜居的更好標誌。
長遠來看，即使是沒有出現板塊運動的行星，其仍可產生足夠的熱能以維持生命存在。圖源：NASA。
來自美國賓夕法尼亞州立大學的地球科學的科學家們的研究表明，板塊運動事實上並不是行星宜居的必要條件。宇宙中，可能有比目前人們所認為的還要多的宜居行星存在。
美國賓夕法尼亞州立大學。圖源：usaedu。
當科學家們探索宜居行星或地外文明時，往往會在大氣層中搜尋可作為「生命信號」的二氧化碳。究其原因，二氧化碳量的增加，導致產生溫室效應，從而促使行星熱量增加。同時大氣中的碳元素也會達到地表下，然後再通過自然力以碳化物的形式重返大氣，完成碳循環。
地球上碳循環示意圖。通過火山活動或生物的呼吸作用等釋放二氧化碳（CO2）到大氣，再經過風化作用等將碳沉積下來。周而復始，即完成碳循環。圖源：image.baidu。
地球科學副教授布拉德福德·福利（Bradford Foley）介紹道：「火山運動將這些氣體重新帶回大氣中。然後，通過風化作用，又會將大氣中的二氧化碳牽引到巖石中，二氧化碳在巖石中以沉積物的形式保存下來。當釋放和吸收二氧化碳的這兩個過程達到平衡時，二氧化碳量將在一定水平上保持穩定。這樣一來，氣候保持溫和，也就適合人類居住了。」
地球上的火山爆發大都發生在地殼構造板塊的邊界上，科學家們相信這是生命存在所需的條件之一。而對於靠板塊碰撞將構造板塊推入地表下的俯衝帶來說，其可通過將碳元素推入地幔，從而推動碳循環的進行。
俯衝帶主要的輸入、產出、流體、巖漿通道以及島弧地殼結構示意圖。 圖源：adearth。
沒有板塊運動的行星被稱為「停滯蓋行星（stagnant lid planets）」。在這些行星上，地殼如同一個巨大球殼一般，而非零散分散地置於地幔上方。一般認為，相較於有板塊運動的行星，這些行星在宇宙中的更加普遍地存在著。事實上，地球也確實是當下確定的唯一具有板塊運動的行星。
地球板塊構造示意圖。圖源：zjfw。
福利和另一位地球科學副教授安德魯·山姆耶（Andrew Smye）現已製造出一種模擬行星生命循環的計算機模型。基於初始熱量平衡，或行星形成時出現的熱量或產熱元素含量，他們就可以預估氣溫穩定時的熱量。一些元素在衰變時會產熱。例如，元素鈾在衰變時會產生釷和熱量，而釷在衰變時又會產生鉀和熱量。
火山（如埃特納火山）是板塊運動後的產物，其對於促使二氧化碳重返大氣進行碳循環來說，是十分重要的。資料來源：NASA/D. Giannobile。
研究者發現，在改變行星的大小和化學成分進行數百次模擬後，「停滯蓋行星」可存在液態水幾十億年。在最極端條件下，這種行星可讓生命存活40億年，接近現在的地球壽命。
「停滯蓋行星內仍有火山在起作用，但由於沒有足夠多的循環做支持，它的活躍期比有板塊運動的行星的更短。」 山姆耶（Smye）說道：「火山爆發導致出現很多巖漿流，隨著時間的推移，它們就像蛋糕層一樣，會一層層地沉積下來。巖石和沉積物溫度越高，表示它們沉積得越深。」
研究者們還發現，在足夠高的熱量和壓力作用下，二氧化碳氣體會從巖石裡逸出，以特有的排氣方式到達地表。山姆耶（Smye）介紹道，同樣的排氣方式在俯衝斷裂帶上含水時也可發生。
福利介紹道，基於行星中達到一定水平的那些產熱元素的種類和產熱能力，這種排氣方法可以更有效。
BD+20 1790b號行星運行想像圖。對年輕行星的探測將有助於研究行星演變的早期階段。而BD+20 1790b作為一顆年輕的太陽系外行星，其所圍繞旋轉的恆星非常活躍，也較難探測。圖源：qdn。
他還說道：「為使行星不被冰封，行星中需含有足夠的二氧化碳，這就有一個最佳範圍，但也不表示，就不能依靠風化作用來吸收大氣中的二氧化碳，從而保持氣溫了。」根據該研究模型，這些行星模型中存在產熱元素含量遠遠多於行星宜居所需。
山姆耶（Smye）最後介紹道：「從這項研究中，可得到一個有趣的觀點：要獲得行星宜居帶，行星的初態成分或大小是十分重要的。所以說，早在行星誕生之初，它的命運就早已註定。」
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
translate: 解茫號
author: Lee Cavendish
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