新模型发现宜居系外行星的最小尺寸下限

艺术家对系外行星55Cancrie的描绘，包括其潜在大气。图片来源——NASA、ESA、CSA、拉尔夫克劳福德（STScI）

寻找地球2.0的工作已正式展开。然而，系外行星种类繁多，因此缩小搜索范围，将宝贵的望远镜观测时间集中在最优质的候选行星上至关重要。行星的大小是影响其宜居性的一个重要变量。加州大学河滨分校的研究人员发表的一篇论文（已在arXiv上以预印本形式发布）探讨了行星大小对其宜居性关键特征之一——是否能保留大气层——的影响，并得出结论：略小于地球的行星可能是仍能支持生命发展的最小行星。

具体来说，这个神奇的数字是0.8个地球半径，这是根据研究人员开发的小于地球宜居性模型（STEHM）得出的。而这个极限似乎是由行星要具备生命生存条件必须跨越的两个特定障碍决定的。

首先是最明显的因素——引力。较小的行星质量更小，因此引力更低，同时逃逸速度也更低。这使得高能大气粒子在被称为金斯逃逸的过程中非常容易直接泄漏到太空中。这并不令人意外。

但第二个原因就不那么明显了——内部冷却。较小的行星具有较高的表面积与体积比，导致其内部冷却速度比大型行星更快。随着行星冷却，其岩石圈（即外壳）会迅速增厚，基本上会覆盖行星可能存在的任何火山。由于行星内部的火山气体释放是长期维持大气层的主要方式之一，火山活动减少会导致大气层的寿命大幅缩短。

用于展示这些障碍的STEHM模型诚然相对简单。研究人员将行星建模为具有