七顆類似地球的行星圍繞著Trappist-1恒星運(yùn)行，但是表明它們中的任何一顆都可能存在生命嗎？(圖片來源:uux.cn/美國宇航局/JPL加州理工學(xué)院)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（ Tereza Pultarova）：多年來，科學(xué)家們一直在爭論圍繞Trappist-1恒星的研究七顆迷人行星上存在生命的可能性，Trapp ist-1恒星是表明我們太陽系以外最著名的行星系統(tǒng)。原因？研究盡管這些行星中有幾個在它們的恒星的可居住帶(恒星周圍的區(qū)域，液態(tài)水可以存在，表明因?yàn)闇囟葎倓偤?中運(yùn)行，研究但這些世界并不總是表明如此舒適。
在過去，研究Trappist-1系外行星的表明條件要惡劣得多，因?yàn)樗鼈兊难芯磕感沁^去要熱得多。科學(xué)家們先前認(rèn)為，表明在那數(shù)億年的研究炙熱歲月中，任何可能被困在這些行星巖石中的表明水都會蒸發(fā)并消散到太空中。當(dāng)然，研究這將毀掉我們所知的Trappist-1行星發(fā)展生命的機(jī)會。
但是，一項(xiàng)基于行星大氣演化的新型建模技術(shù)的新研究表明，Trappist-1系外行星上的生命可能不會全部消失。
法國波爾多大學(xué)的天文學(xué)家弗蘭克·塞爾西斯(Franck Selsis)和他的同事并沒有開始證明類似地球的系外行星圍繞一顆距離地球40光年的小型冷恒星運(yùn)行的誘人系統(tǒng)可能存在生命。相反，他們對富含水的行星大氣的現(xiàn)有模型的原始性質(zhì)感到沮喪。他們想創(chuàng)造一些更現(xiàn)實(shí)的東西——一些考慮到那些行星上實(shí)際大氣條件的東西，而不僅僅是一套理論假設(shè)。
發(fā)展大量富含水的大氣層是海洋世界進(jìn)化的關(guān)鍵一步。因此，更好地了解這些大氣可能有助于科學(xué)家更準(zhǔn)確地限制宇宙中生命可能存在的位置。根據(jù)目前的理論，當(dāng)行星形成時，它們的水包含在巖石中。但是由于這些萌芽行星早期的強(qiáng)大火山作用，這些水蒸發(fā)到大氣中。當(dāng)條件合適時，水蒸氣有機(jī)會凝結(jié)并形成液態(tài)海洋，生命可能會在其中出現(xiàn)。但是什么時候條件合適仍然是個問題。
“過去，當(dāng)我們對這些大氣建模時，我們做了一個非常強(qiáng)的近似，即這些大氣是對流的。這意味著恒星輻射沉積在行星表面很深的地方，能量通過對流運(yùn)動上升和下降，”塞爾西斯告訴Space.com
“熱空氣上升，冷空氣下降，我們假設(shè)這是能量從大氣中傳輸出去，然后輻射出去(進(jìn)入太空)的主要方式，”他繼續(xù)說道。“這使得我們的生活簡單多了，因?yàn)楫?dāng)對流是大氣中的主要驅(qū)動力時，我們知道溫度的梯度，我們知道溫度如何隨壓力變化。這只是與你向大氣中加入的氣體種類有關(guān)。”
但是在真實(shí)的星球上事情并沒有這么簡單。
行星大氣演化的新模型得出了與早期模型不同的結(jié)果。(圖片鳴謝:uux.cn/弗蘭克·塞爾西斯)
Selsis解釋說，覆蓋行星的氣體的不透明度隨著高度的變化而變化，影響了多少熱量被截留在內(nèi)部，多少熱量逃逸到外層空間。很長一段時間，科學(xué)家們無法對這些變量建模。這些不透明度的變化，以及它們對大氣中其他過程的影響，仍然是一個謎。這使得Selsis和他的同事們懷疑早期模擬的結(jié)果可能是錯誤的，因?yàn)樵缙谀M沒有包括這些信息。
“我們對對流假說并不完全滿意，”塞爾西斯說。“其中一個原因是，在非常深的大氣層中，到達(dá)表面的光線很少。可能不足以驅(qū)動對流。”
這就是Trappist-1系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。先前的模型表明，大氣層富含水的行星接受的陽光僅比地球多10%左右，因此會迅速產(chǎn)生惡性溫室效應(yīng)，這是由某些氣體促進(jìn)的吸熱過程，是地球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ驗(yàn)樗魵馐且环N強(qiáng)有力的溫室氣體，隨著水從行星的巖石中不斷蒸發(fā)，大氣中水蒸氣的濃度上升，行星表面的溫度也會上升。最終，行星變得如此之熱，以至于它的地殼和地幔融化成巖漿的海洋，將巖石中殘留的水釋放到大氣中。
整個Trappist-1系統(tǒng)將適合太陽系最內(nèi)層行星水星的軌道。幸運(yùn)的是，母星比我們的太陽冷得多。(圖片來源:uux.cn/美國宇航局/JPL加州理工學(xué)院)
在數(shù)十億年的時間里，隨著強(qiáng)大的恒星風(fēng)沖擊著地球，這些大氣中的水逐漸消散到太空中。地球的更熱的同胞金星，比地球離太陽近2500萬英里(4000萬公里)，被認(rèn)為遇到了這樣的命運(yùn)。Trappist-1可居住區(qū)的行星也是如此。雖然Trappist-1恒星比我們太陽系中心的恒星更小更冷，但它的所有七顆行星的軌道距離都比太陽和太陽系最內(nèi)層行星水星之間的距離短得多。
塞爾西斯說:“像Trappist-1這樣的小型紅色恒星的亮度會隨著時間的推移而降低。”“當(dāng)Trappist-1系統(tǒng)形成時，現(xiàn)在位于可居住區(qū)內(nèi)的行星，那里可能存在水，億萬年來受到的輻射比今天多得多，這意味著如果它們有水，這些水應(yīng)該已經(jīng)蒸發(fā)了。”
然而，Selsis開發(fā)的新模型表明，盡管所有這些行星在早年的條件無疑是地獄般的，但它們可能還沒有熱到足以將行星的地殼和地幔熔化成巖漿。這意味著大量的水可能存在于巖石中，持續(xù)到母星冷卻的后期。因此，液態(tài)水的海洋可能已經(jīng)在這些行星上形成，這些行星今天可能孕育著繁榮的生命。
最終，這些發(fā)現(xiàn)可能會對我們在太陽系外發(fā)現(xiàn)生命的機(jī)會產(chǎn)生巨大的影響，因?yàn)橄馮rappist-1這樣的小型冷恒星，稱為紅矮星，是迄今為止我們銀河系中最常見的恒星類型。
最終，研究人員還表示，這些結(jié)果將有助于科學(xué)家更好地解釋詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)，該望遠(yuǎn)鏡除了探索早期宇宙外，還在銀河系的系外行星上尋找水的痕跡。
這項(xiàng)研究發(fā)表在周三(8月9日)的《自然》雜志上。