行星軸傾斜度是衡量行星氣候和存在生命因素

2020-12-06 TechWeb

騰訊科技訊(悠悠/編譯) 據美國太空網站報導,一些科學家指出,如果人們認為夏季過於炎熱,冬季過於寒冷,那麼地球遠古時期極端氣候則讓我們對當前的環境氣候感到欣慰。在6億年前,伴隨著地球氣候的平緩,地球上出現了一些複雜生命形式。在地球之外的星球上,極端的季節氣候將調節溫度,從而決定是否生命大量出現、勉強維持或者消亡。目前,科學家表示,外星生命不可能存活於類似天王星高傾斜軸的星球上。

天王星的傾斜角為97度,其赤道和行星環幾乎接近垂直

擁有適當傾斜角的行星具有鮮明的季節性變化

當行星軸旋轉相對於行星軌道平面傾斜時就會出現季節變化,最新研究顯示伴隨著行星軸傾角減少,相應地會出現季節性氣候變化。這將有助於調節全球氣溫,對於地外生命的生存起到至關重要的作用。同時,科學家考慮到該現象的負面影響:這樣的星球擁有炎熱的夏季和非常寒冷的冬季,這樣不會形成任何複雜的生命形式。德國波茨坦市萊布尼茲天體物理學會博士後助理研究員雷內-赫勒(Rene Heller)說:「行星軸傾斜角度是衡量一顆行星氣候和可能存在生命的至關重要因素。」據悉,赫德是該項研究報告第一作者,他和研究同事分析發現由於紅矮星周圍宜居行星的潮汐引力交互作用可導致行星傾斜度減少。

季節失調

許多因素和現象都會對行星的傾斜角產生顯著影響,例如:遭受較大宇宙星體碰撞,同伴行星和中心恆星的引力牽引。對於一顆擁有傾斜軸的行星,一年之內氣候變化將非常顯著,北半球和南半球將接收到不同等級的恆星光線。

目前地球傾斜角度為23.5度,伴隨著日常旋轉,適度的傾斜使最寒冷的極地和最炎熱的沙漠地區之間的溫差不大。不同於我們的地球,另一顆不超過幾度傾斜度的星球則不具備鮮明的季節性變化。最寒冷的極地將導致較狹小的宜居區域,如果這顆星球的赤道還非常炎熱,那麼這顆行星則非常難以形成複雜生命。除非這顆行星位於行星系統中宜居地帶,該軌道地帶可維持表面存在液態水資源。

如果一顆類地行星的傾斜軸角度接近天王星,大約90度,其北極在一年四分之一時間指向主恆星,另外一年四分之一時間偏離主恆星。赫勒說:「當北極暴曬時,赤道則較少照射恆星光線,而南極則處於完全黑暗寒冷之中。」最終,行星一側半球處於灼熱地獄,而另一側半球處於冰冷地獄。更糟糕的是,半年之後這種「地獄環境」將顛倒,赫德指出,一年之內該行星的半球氣溫將循環變化,或出現灼熱,或出現寒冷。很難維持生命存在。

氣候極端炎熱或者極端寒冷

生命總是具有很強的適應性,或許存在著某種生命形式可以適應天王星類型的高傾斜角行星,它們或許能夠快速遷移至位於赤道周圍的環境。頑強的微生物或許能夠承受極端變化的溫度,例如:一些能夠適宜地球惡劣氣候變化的生物,它們主要是微生物群體,也被稱為「極端微生物」。

一種叫做嗜熱微生物的生命體,能夠生活在熾熱溫泉和海洋底部沒有光線的熱液噴口附近。Kandlerican菌能夠在250華氏度以上的高壓水環境中繁衍。另一方面,嗜冷微生物可生存在覆蓋冰層的海水中,溫度降至5華氏度。

當處於非常熾熱或者非常寒冷的溫度環境下,孢子細菌則進入一種抑制狀態,自身包裹在一個惡劣環境,它們此時狀態叫做「內孢子」。這些微生物可長期潛伏在冰層之中數百萬年,當冰層融化時恢復過來開始繁衍生息。

擁有傾斜角的宜居行星

在當前的系外行星研究中,天文學家很少掌握到多數行星除體積、質量和軌道周期之外的特徵,分辨行星軸傾斜角度及其產生的效應,將是未來數十年在宜居行星上搜尋外星生命的重要因素。

如果某顆行星擁有類似地球的傾斜角度——23.5度,並且環繞恆星的距離接近於地日距離,這種宜居地帶可提供存在鮮明季節性特徵,因此可像地球一樣能夠孕育複雜生命。

赫勒說:「太陽系中星體的傾斜角變化已經過大量的研究分析,但對於研究系外行星卻是一個全新領域。」

相關焦點

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    近期發表在《天文期刊》上的論文指出,兩顆具有潛在適居性的行星也具有類似地球的穩定傾斜,這使它們適合生命存在的可能性進一步提高。  這兩顆行星被稱為克卜勒-186f和克卜勒-62f,分別距離地球550和990光年。克卜勒-186f發現於2014年,是第一顆在太陽以外的恆星系統中發現的適居帶半徑與地球相近的行星。
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