北大最新研究探索太陽系外行星宜居性

2021-01-07 人民網

原標題：北大最新研究探索太陽系外行星宜居性

　　地球生命在宇宙中是否唯一，太陽系外是否存在適宜生命存在的星球，一直是人類思考和探索的問題。記者14日從北京大學獲悉，該校物理學院大氣與海洋科學系教授胡永雲與其目前在芝加哥大學從事博士後研究的學生楊軍的一項最新研究，為回答這些問題提供了一種新的可能。

　　這篇題為《海洋在決定紅矮星附近宜居行星氣候狀態中的作用》的論文，發表在2013年12月30日美國科學院院刊上，證明海洋熱量輸送能有效改變圍繞紅矮星運行的宜居行星的氣候環境和宜居性，並能夠極大地改變太陽系外行星適宜生命存在的空間模態。這些結果對認識系外行星適宜生命存在的可能性以及未來探測適宜生命存在的行星有著重要理論意義。

　　自1995年第一顆太陽系外行星被發現，目前已有1056顆系外行星被確認，其中12顆被認為有可能適宜生命存在。這12顆行星都是質量略大於地球質量的固態星球，通常被稱為「超級地球」。目前，公認的適宜類似地球生命存在的關鍵條件是液態水。

　　胡永雲和楊軍將研究目標選為紅矮星附近的宜居行星。這是因為紅矮星是宇宙中數量最多的恆星，佔宇宙恆星總數約80%；輻射溫度較低，為3500K左右，遠低於太陽的輻射溫度6000K；且宜居行星距離其母星較近，易於被探測到，人類很可能首先在紅矮星附近發現宜居行星。

　　研究結果顯示，在這些表面完全被海洋覆蓋的行星上，大氣和海洋自朝陽面向背陽面輸送熱量，不僅大氣層不會在背陽面坍塌，水分也不會凍結在背陽面。相反，海洋熱量輸送還能夠有效地擴大開放海域的面積，並極大地改變宜居行星的氣候空間模態，但背陽面因無法進行光合作用仍不適宜生命長期存在。

　　他們還進一步指出，如果紅矮星附近的超級地球確實是一個海洋世界，那麼只有位於紅矮星附近相對狹窄的範圍內才是宜居的。如果距離其母星太近，海洋熱量輸送將使其易於進入溫室逃逸狀態；如果太遠，將很容易進入全冰封狀態。換句話說，海洋的存在將使得傳統上認為的紅矮星周圍的宜居帶變窄。

　　他們的研究不僅僅集中在海洋熱量輸送，還考慮了洋流、海冰運動以及海冰-反照率與恆星輻射之間的反饋作用對宜居行星氣候的影響。雖然目前的天文觀測技術還無法做到這一點，但計劃中的太空望遠鏡將很有希望達到這一目標。這些結果為未來識別系外行星的宜居性提供了重要理論基礎。

    (記者 馬海燕)

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