一项新的研究表明,与普遍的看法相反,行星的温度并不总是随着时间的推移而稳定,所以热血世界可能很难保持液态水——即使他们居住在被称为“宜居带”的恒星周围的温带地区。
研究报告的作者、耶鲁大学的地球物理学家Jun Korenaga告诉Space.com:“在宜居带中,还不足以期待类似地球的行星演化。”“即使你放置的行星具有类似地球的化学成分——适量的水,等等——如果一开始太热或太冷,它可能不会像地球一样进化。”
在过去的60年里,大多数科学家都认为行星的内部温度“刚刚好”。
例如,来自地球核心的热量通过地幔上升,并通过地壳释放,这一过程被称为地幔对流。因为地幔对流随着内部温度的升高而加速,释放的热量应该或多或少等于行星心脏产生的热量,这种想法已经过时了。
“这类似于温血动物通过出汗来降低体温,”Korenaga说。
然而,通过研究地球的地幔,Korenaga发现一颗行星并不一定会达到这个平衡点。自从20世纪60年代这个想法被提出以来,计算机模拟已经得到了改进,更现实的地幔对流建模揭示了原始理论的问题。
“地幔对流可以自我调节,如果它是由非常简单的材料,如玉米糖浆,”Korenaga说。这是因为简单的材料比复杂的材料翻转得更快,可以自我调节。
“但地幔是由岩石构成的,岩石是非常复杂的材料,”他补充说。
通过研究地球的岩石是如何变形的,以及地幔对流在过去是如何发生的,Korenaga确定这个过程对地球内部的温度并不敏感。因此,表面释放的热量——或“出汗”——并不一定与内部产生的热量相平衡,Korenaga说。
然而,这种解释并不普遍。
加州理工学院的行星科学家大卫·史蒂文森没有参与这项新研究,杏耀QQ但他告诉记者:“科瑞纳加对‘调节’的定义相当狭窄,但这是一篇有趣的论文。
这项新研究发表在上周的《科学进展》杂志上。
行星的表面温度对其可居住性有深远的影响。如果温度升得太高,液态水就无法存在,这对我们所知的生命来说是一个挑战。当一颗行星自我调节时,它的温度可以稳定下来,但是如果一个星球一直在散发热量,那么它的表面可能会变得太热而不能有水。
Korenaga说,因此,行星形成和进化的细节应该可以提供有关其最终温度的线索。他认为,帮助建造这颗行星的物质,以及世界上可能经历过的任何大型小行星或彗星撞击,可能有助于确定它的表面温度。
他说:“我猜,一个行星开始时是热的,它仍然是热的,反之亦然。”不过他也提醒说,人们对行星的形成过程仍知之甚少。
但是史蒂文森说,这些细节在决定一颗行星的潜在宜居性方面可能不那么重要。
“地球从太阳那里获得的能量是地球内部的5000倍,”史蒂文森说。“摆弄内部的东西对我们的表面温度没有什么直接影响。”
史蒂文森认为,宜居性与行星的大气层联系更为密切。他说,大气层与行星内部有关,但不一定由其内部决定。
但是Korenaga指出,科学家对行星内部如何影响其大气的理解是基于长期以来行星自我调节的观点。
Korenaga说:“目前的大气组成反映了几十亿年的地质活动,我们目前对大气和内部之间关系的理解在很大程度上取决于自我调节地幔对流的概念。”“所以我们需要从头开始,在大气和内部温度之间建立一种真正的关系。”
因此,一颗行星位于“宜居带”可能并不能充分说明一颗行星是否有能力维持生命,他补充道;它的内部温度也必须刚刚好。
Korenaga说:“即使一开始使用相同的化学成分,杏耀联系不同的初始温度会导致不同的大气成分,从而导致不同的宜居带。”
然而,他补充说,目前还无法研究系外行星的内部结构。
“我们所能做的就是观察表面——大气层——并猜测它的内部状态,”Korenaga说。
“我们所能做的就是观察表面——大气层——并猜测它的内部状态,”Korenaga说。