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研究显示类似地球淡蓝行星只占潜在宜居星球1%

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10月6日消息,一项最新研究显示,类似地球这样的“淡蓝行星”在宇宙中可能及其罕见,只占潜在宜居星球的1%。

总部位于瑞士的国际空间科学研究所发现,类似地球的行星(即约30%表面被陆地覆盖)可能只占恒星宜居带岩石行星的1%。而大约80%的潜在宜居星球完全以陆地为主,约19%是纯粹的海洋世界。

通过模拟行星地幔中的水和板块构造对陆地再循环系统之间的关系,研究人员得出了上述结论。国际空间科学研究所执行主任、研究团队成员蒂尔曼·斯波恩(Tilman Spohn)表示:“我们在地球上享受着陆地和海洋之间的平衡。人们很容易认为,第二个地球也会和我们现在生存的星球一样。但我们的模拟结果表明,情况可能并非如此。”

模拟结果表明,地球上陆地与海洋之比(1:3)可以形成微妙的平衡。而对于其他大多数行星来说,这个比例则更为极端,很容易形成绝大部分是陆地或海洋的情况。

斯波恩及其合作者、德国波茨坦气候影响研究所博士后研究员邓尼斯·霍宁(Dennis Höning)得出的结论是,这个临界点最有可能发生的时间是当行星内部的温度接近地球地幔温度时。在这样的地幔温度下,构造板块之间俯冲带在陆地上的水循环作用决定了一个星球是由陆地还是海洋主宰。

大约25亿年前,也就是太古宙末期,地球达到了这种状态,并进入了如今能够支持生命生存的微妙平衡。然而,在数十亿年的时间里,即使是地球上的细微平衡也不容易维持,尽管我们没有注意到那些非常容易被忽略的细微变化。与地球相比,其他星球可能会更快地达到这个临界点。

斯波恩说:“在地球板块构造的引擎中,内部热量驱动地质活动,如地震、火山和造山,进而促使陆地面积增加。而另一方面,陆地也时刻受到侵蚀,比如大气和内陆之间交换水分的一系列循环。我们对这些循环如何相互作用的模拟表明,今天的地球可能是个极为特殊的星球。”

斯波恩和霍宁还考虑了其他因素,例如二氧化碳的排放如何促进碳硅酸盐循环。碳硅酸盐循环充当着行星的长期恒温器,控制着数百万年的气候。他们发现,在其他条件相同的情况下,虽然绝大部分以陆地和海洋为主的行星都可能适宜居住,温度也相似,但上面的生命形式和气候可能与地球截然不同。

这些模拟表明,陆地比例低于10%、绝大部分以海洋为主的行星,可能气候温暖,大气湿润,以热带气候为主;由陆地主导的星球通常表面海洋覆盖面积不到30%,它们比海洋主导的星球更冷、更干燥,气候也更恶劣。在这些以陆地为主的行星上,寒冷的沙漠会横跨整个大陆,巨大的冰川和冰原也更为常见。

然而,斯波恩和霍宁的发现与其他研究团队得出的结论略有不同。例如,多伦多大学的伊夫林·麦克唐纳(Evelyn MacDonald)发现,对于受潮汐作用影响的行星来说,陆地越多,星球总体表面的平均温度就越高。

2011年,东京大学研究员阿部丰的研究发现,陆地行星可以在距离其恒星更远的距离上保持宜居状态,而且它们不会像海洋行星那样迅速结冰,因为形成冰雪的水分更少。然而,阿部丰等人的研究都与斯波恩和霍宁的结论一致,即以陆地为主的行星比类地行星或富含水的行星更为常见。

有鉴于此,天文学家应该在宜居地带寻找“淡黄点”,而不是寻找美国著名天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)提出的“淡蓝点”。(小小)

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