地球溫暖不僅僅來自恆星?放射性元素也能為生命誕生創造機會?

2020-11-19 科學新世界

在尋找外星生命的過程中,地球作為已知唯一有人居住的行星,一直是人類最初的一個起點。

而地球恰好處於恆星的適宜範圍內,從而才能有液態水長存,為生命的誕生提供機會。

兩個碰撞中子星的例子,這種宇宙大災難產生的放射性元素可能是巖石行星的板塊構造和磁場誕生的部分原因。

特別是,世界上放射性元素可能會通過加熱星球其內部而對其宜居性產生巨大影響。

人們認為,地球上的適宜溫度與板塊構造和行星磁場的產生至關重要,而磁場又似乎對地球上的生命至關重要。

在內部熱量的推動下,構造板塊圍繞地球表面滑動,如同傳送帶狀般的作用。這樣有助於穩定地球的氣候。

通過地質時期的碳循環,板塊構造調節大氣中的二氧化碳,而星球上的磁場,會幫助保護免受嚴酷的宇宙輻射。

現在一項新的研究發現一個適合居住的世界需要適量的放射性核素,很多行星可能缺乏一臺旋轉的發電機來產生一個強大的磁場。

而像地球一樣的行星,雖然有溫熱的內部,但是相較於恆星,是如此的惰性和寒冷,以至於它根本無法維持大量的地質活動,這甚至可能使行星內部的發電機停止運轉。

在我們自己的星球上,熱對流是驅動發電機的動力:熱球的熔融鐵從深度上升,以滿足上面較冷的地幔,然後冷卻和下沉到核心。

這種環流將熱量輸送到地幔,然後地幔通過板塊構造的作用通過表面釋放出來。

熱的地幔物質通過板塊邊界和其他構造活動區的地殼裂縫滲出,冰冷的表面巖石衝入熱的地幔,然後冷卻,就像加在烤飲料上的冰一樣。

除了上述對調節地球氣候的重要性,如果沒有板塊構造,地幔就無法有效地冷卻,也就無法讓熱量逃離地核,也就是說,如果地球缺乏板塊構造,就不會有對流,也就不會有像發電機一樣的作用。

一顆巖石行星擁有發電機和板塊構造,這並不是必然的結論,在所有圍繞太陽運行的行星世界中,只有地球擁有這兩者,這很大程度上是因為地球內部的熱量仍然被鎖住。

一位科學家說,地球大約一半的熱量是從地球誕生時遺留下來的,這些熱量是由數以千萬年的重力聚集在一起的無數巖石所產生的能量衝擊而形成的。

而我們星球的其他大部分內部溫暖現在都來自放射性核素釷232和鈾238。

還有一種說法,這些放射性核素很可能是在中子星的劇烈碰撞中形成的,中子星是大質量恆星爆炸後遺留下來的超緻密的物體。

在這個漫長的過程中,中子黯然失色地出現在重核上,形成更重的原子核,其中一些核隨後爆發衝擊到宇宙中。

這樣的碰撞是罕見的,大約每10,000年發生一,每一次,這些事件都會製造出放射性核素的爆發,最終形成巨大的氣體和塵埃雲團,這些氣體和塵埃偶爾會崩塌,形成恆星和行星。

由於碰撞是如此稀少,恆星中放射性核素的程度在銀河系差異很大,是我們太陽系「局部」水平的30%到300%不等。

為了找到一顆與適宜的行星,天文學家可以通過觀察恆星的光譜來測量其主恆星中的放射性核素。因為恆星和行星都是從同一團氣體和塵埃中誕生的,它們的化學成分應該是相似的。

在實踐中,釷和鈾很難用這種方式測量,因此在新的研究中,研究人員建議尋找銪,銪是中子星碰撞產生的另一種元素,具有更清晰的光譜特徵。

當然還有種說法,因為行星的形成的過程是一個巨大的未知因素,這是一個複雜的過程,它可能導致一個世界上放射性元素和內部熱量的儲存發生變化。

例如,行星主要是通過月球大小的巖石的劇烈碰撞形成的,還是更溫和地如同鵝卵石般的聚集在一起?

取決於選擇的方式不同,就有可能會得到不同的結果,因此,測量主恆星中的放射性核素並不一定反映其行星內的情況。

但是,如果這種測量是真的,那麼尋找恆星銪就可以幫助天文學家找到最有可能容納宜居星球的行星系統。


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