問題依然是:它們是否宜居?
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圖解:凱文·科斯特納(Kevin Costner)1995年的電影《未來水世界(Waterworld)》評(píng)論很差,但整體被水覆蓋的行星可能比我們想象的更為常見。
科學(xué)家稱,完全被水覆蓋的行星 - 水深有時(shí)達(dá)到數(shù)百公里甚至更深 - 可能比我們想象的更為常見。
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實(shí)際上,土地干燥的地球自身,可能只是我們太陽(yáng)系誕生前不久的某種幸運(yùn)巧合。
我們覺得地球挺濕潤(rùn)的,但只是因?yàn)樗砻嬗性S多水體。按宇宙標(biāo)準(zhǔn),我們的星球?qū)嶋H上算非常干燥,水總量只占其總質(zhì)量的0.02%。
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在美國(guó)華盛頓貝爾維尤舉行的2019天體生物學(xué)會(huì)議(AbSciCon)上,邁克爾 麥耶說(Michael Meyer),這種情況原因在于,形成地球和其它行星的早期原行星中一度富含強(qiáng)烈的放射性同位素,如鋁-26。
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麥耶是美國(guó)安娜堡密歇根大學(xué)的天文學(xué)教授,他說這些短暫存在的放射性核素衰變產(chǎn)生的熱量、足以將這些物體的內(nèi)部溫度提升到1200開氏度(大約925攝氏度),“這將驅(qū)走大部分揮發(fā)物。”
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謝天謝地,對(duì)于我們這些不想被易拉罐材料(鋁)輻射的人來說,鋁-26在今天的太陽(yáng)系中并不常見。它半衰期僅為72萬年,用麥耶的話來說,這意味著大約45億年前,在行星剛開始形成之前不久,有東西已經(jīng)用它“污染”了我們太陽(yáng)系的環(huán)境。
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他說這個(gè)“東西”應(yīng)該是一個(gè)超新星爆炸 - 由我們太陽(yáng)系誕生的恒星成型星團(tuán)中某處、一顆巨型恒星的死亡引起的。
這種爆炸并不很常見。即使發(fā)生了,星團(tuán)中并非所有的恒星都近到足以使鋁-26能到達(dá)它們。
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這并不意味著我們的太陽(yáng)系是獨(dú)一無二的。麥耶說,根據(jù)他團(tuán)隊(duì)的模擬,新形成的恒星系統(tǒng)中,大約10% - 15%最終會(huì)達(dá)到與我們看到的相當(dāng)?shù)匿X-26水平。
那其它恒星系統(tǒng)呢?他說,它們不包含由微星形成的行星,熱量不足以驅(qū)走足夠的水分,以形成像地球、火星、金星和水星這樣的“干燥”巖石行星。相反,它們會(huì)保留大部分原始水(或冰)。
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“大多數(shù)都非常潮濕,”他說。“你能獲得巨量的水。”在某些情況下,“超過50%”。
這些世界是否適合居住是一個(gè)更難的問題。在麥耶的描述中,它們被深海、或是無法穿透的冰層覆蓋。但這顯然取決于它們距太陽(yáng)有多遠(yuǎn)。
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實(shí)際上,水世界可能比地球式的巖石行星更宜居住。中國(guó)北京大學(xué)的曾耀軒指出,許多已知的系外行星正圍繞紅矮星運(yùn)動(dòng)。
他說,為了從它們的太陽(yáng)那接收足夠的溫度獲得液態(tài)水,這些行星必須擠得如此之近、以至于潮汐力使它們永久只能將同一面朝向恒星,就像月亮總是只有一面朝向地球一樣。
在這樣一個(gè)星球的一邊,是無限的正午;另一邊,則是永恒的午夜。
在巖石星球上,這是氣候?yàn)?zāi)難:其一邊總是灼熱,而另一邊永遠(yuǎn)凍結(jié)。
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但曾說,如果是一個(gè)水世界,由“次恒星”點(diǎn)加熱產(chǎn)生的風(fēng)往往會(huì)往東吹,使洋流朝同一方向運(yùn)動(dòng)。這些洋流可以達(dá)到每秒一米的速度,將溫暖的水流傳送到整顆行星。“這可以使夜晚那一邊溫暖。”他說。
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更嚴(yán)重的問題是,沒有升溫到足以蒸發(fā)原始水的行星,也保留了其原始二氧化碳。
美國(guó)伊利諾伊州芝加哥大學(xué)的娜杰塔 瑪洛妮娜表示,如果二氧化碳在大氣層中過于富集,它們將在溫室效應(yīng)作用下變得無法居住。
但她說,水世界也有可能在地表以下吸收大量的二氧化碳。
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其中一些將在海洋深處溶解,更多的可能以其它形式被隔離在海底,如包合物(一種可以捕獲二氧化碳等氣體的加壓冰),固體二氧化碳,或一種被稱為碳酸一水合物的更奇特的物質(zhì)形式。
瑪洛妮娜說,這些化合物的形成取決于水世界的早期歷史是否允許以這種方式隔離大量二氧化碳。“如果條件有利于二氧化碳下沉陷落形成固體,[這樣的世界]可能是適合居住的,”她說。
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