被潮汐鎖住的行星表面的塵埃可能會維持星球表面液態水的存在

2020-08-28 天文在線

簡介：在尋找宜居星球時，科學家通過計算機模型模擬M型矮星發現儘管M矮星的行星被潮汐鎖定，但行星大氣含有的塵顆粒可以平衡恆晝恆夜面的氣溫，創造宜居環境。

在太陽系的所有行星中，地球是唯一表面有液態水且有生命生存的行星。地球在太陽的宜居帶(也被稱為適居帶)內運行，適居帶與恆星之間的距離不太熱也不太冷，適合液態水存在。

當天文學家在宇宙中搜尋可能支持生命的類地行星時，宜居帶是搜尋的首選地帶。然而，一項新的研究表明，在宜居帶之外也可能存在類地行星——前提條件是它們的大氣中有空氣塵埃。

這項研究發表在《自然》雜誌上，研究表明通過擴大宜居帶搜尋範圍，增加了發現宜居行星的可能性。

三臺計算機模擬類地系外行星的風(箭頭)和空氣塵埃(顏色比例)，以及在遠處的一顆m -矮星主恆星。丹尼斯·謝爾蓋耶夫

該團隊創建了一個圍繞m -矮星運行的行星的計算機模擬。m -矮星是最小最冷的恆星類型，也是銀河系中最常見的恆星類型。

圍繞m型矮星運行的行星往往會被潮汐鎖住，在它們運行的過程中，行星的一側總是面對著恆星。這導致了永久的白天和夜晚。

然而，通過他們的模擬，研究人員發現空氣中的塵埃會使永久白天的一面溫度降低，同時增加使夜晚一面的溫度。因此，塵埃實際上減緩了潮汐鎖住的行星的水分流失，這一過程被稱為氣候負反饋。

太陽系中的行星，如金星和火星，可能在其存在的數十億年中遭受過水分流失，從一個潮溼、宜居的星球變成了一個乾燥、荒涼的星球（以火星為例），或者從金星變成了炙熱的世界。

然而，塵埃的存在可以幫助潮汐鎖住的行星保持溫度以保證表面的水的存在，從而使它們有可能成為適合生命生存的宜居星球。

「在地球和火星上，沙塵暴對地表既有降溫作用，也有升溫作用，但降溫影響會更大，」英國氣象局研究員、這項新研究的主要作者伊恩·布特(Ian Boutle)在一份聲明中表示，「但是這些同步軌道行星非常不同。在這裡，這些行星的暗面是永恆的黑夜，變暖效應佔上風，而在白面，變冷效應佔上風。其結果是緩和了極端溫度，從而使其更適合居住。」

研究還發現，這些塵埃可能會阻礙科學家在行星大氣中尋找的其他生命元素，如水蒸氣和氧氣。

這項研究的合著者、東安吉拉大學氣候動力學教授曼諾喬希（Manoj Joshi）在一份聲明中說：「空氣中的塵埃可能會使行星變得適宜居住，但也會阻礙我們在這些行星上尋找生命跡象。」這些影響需要在未來的研究中加以考慮。

迄今為止，天文學家已經發現了4000多顆系外行星，科學家們仍在繼續尋找宇宙中有類似地球的宜居跡象的行星。然而，科學家們發現的行星越多，他們就越意識到，我們對宜居性的定義不應該受到現有知識的限制。

文章摘要：在我們的太陽系之外發現可居住的行星是當前和未來太空任務的一個重要方向。然而，宜居性不僅取決於恆星的亮度，同樣也取決於行星大氣層的組成部分。這是第一次發現，放射性活躍的礦物塵埃將對類地系外行星的宜居性產生重大影響。在被潮汐鎖住的行星上，塵埃使晝面變冷，夜面變暖，顯著地擴大了宜居帶。

我們認為與軌道構型無關，空氣中的塵埃可以通過減少海洋覆蓋面積和增加塵埃負荷的反饋，延緩行星在宜居帶內緣的水分流失。在模擬透射光譜中，塵埃的包含顯著地掩蓋了關鍵的生物標誌氣體(例如臭氧、甲烷)，這意味著對觀測結果的解釋有重要影響。研究表明，未來對類地系外行星的觀測和理論研究必須考慮塵埃的影響。

作者: inverse

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