可能孕育生命的海洋世界,银河系中有多

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在我们的太阳系中，有一些天文学家们认为可以在上面找到生命的卫星。这包括了谷神星、木卫四、木卫二、木卫三、土卫二、土卫六，也许还有土卫四、土卫一、海卫一和矮行星冥王星。人们认为这些“海洋世界”的内部存在丰富的液态水，还有有机分子和潮汐加热——生命的基础原料。至关重要的问题就来了：在其他恒星系统中能找到类似的卫星吗？这就是NASA的行星科学家Lynnae·C·Quick博士和她来自NASA戈达德太空飞行中心的团队要解决的问题。在近期的研究中，Quick和她的同事检测了一份来自系外行星系统的样品，发现“海洋世界”在我们的星系中可能非常常见。她们的研究，“类地系外行星上火山活动的预测率和太阳系外海洋世界上低温火山活动的影响”，最近发表在《太平洋天文学会期刊》上。加入Quick博士研究的还有NASA戈达德的研究员Aki·Roberge，行星科学研究所（PSI）的Amy·Barr·Mlinar，以及来自爱达荷大学的物理学家Matthew·M·Hedman。来自木卫二内部的羽状物沉积在表面，导致任何有机分子都会暴露在木星的辐射之下。为了进行她们的研究，Quick博士和她的团队考虑了银河系中的其他星系是否也存在内部海洋活跃的行星。这将导致未来的系外行星搜寻望远镜可能能够探测到的羽流活动。正如Quick博士最近在NASA的一次新闻发布会上解释的那样：“羽状水柱从木卫二和土卫二喷射而出，因此我们可以断定这些星体的冰壳下面有地下海洋，并且它们有驱动水柱的能量，这是我们所知的生命的两大需求。所以如果我们认为这些地方可能适合居住，其他行星系统中那些更大的版本可能也适合居住。”尽管目前的望远镜还无法精确探测到系外行星上的羽流，但是奎克博士和她的团队于年开始进行数学分析，判断太阳系外海洋世界存在的可能性有多大。为了完成这一工作，他们选择了53颗大小与地球相似的系外行星，但其中有些行星的质量是地球的八倍。然后他们试图测定每颗系外行星能够以热量的形式产生并释放出多少能量。以太阳系中的海洋世界为模版，这些热量的来源可归结为两种可能。第一种可能是行星的地壳和地幔中的放射性物质缓慢衰变（又称作放射热）。第二种可能是存在引潮力，另一个天体产生的万有引力导致行星内部发生弯曲和拉伸，从而产生需要释放路径的热量。艺术家绘制了土卫二地壳内部横截面图，展示了热液活动如何影响月球表面形成水柱。（来源：美国国家航空航天局-戈达德太空飞行中心/宇宙飞行器模拟装置，美国国家航空航天局/喷气推进实验室-加利福尼亚州理工学院/美国西南研究院）对于地球等类地（岩石）行星而言，这种热量是以火山作用和板块构造的形式通过地壳和地幔释放的；对于木卫二、土卫二、海卫一等卫星而言，这种热量导致了冰火山形成（水穿过冰面形成羽流），或冰层迁移。无论如何，科学家们只要知道释放了多少热量，就可以知道这个行星是否适合人类居住。举个例子，过多的火山活动会让行星表面沦为熔化的荒芜之地，而火山岩气会产生有毒的大气羽流。同时，过少的火山活动会使大气稀薄，缺少足够的温室气体，导致行地表寒冷荒芜。冰火山的情况也是如此，过多的冰火山活动会加热海洋内部，使海水温度过高，无法维持生命，而冰火山活动过少又会使海洋结冰。最终，科学家们的分析证实，在他们取样的53个颗行星中，超过四分之一（26%，即14颗行星）的行星都可能是海洋世界，其中大部分行星释放的热量高于土卫二和木卫二。此外，该团队还研究了特拉比斯特-1星系，该星系中的七颗行星均于年被天文学家们证实为系外类地行星。关于这些行星的研究表明它们可能由水组成，这项研究对此表示支持。根据Quick博士与其小组的计算，TRAPPIST-1e,f,g和h可能都是海洋星球，这意味着科学家们在这项研究中鉴定出的14个海洋星球中有4个是在一个体系中被发现。这幅动图显示了与太阳系行星(有无海洋)中已知的地质活动相比系外行星(有无海洋)的预测地质活动。图片来源：LynnaeQuick和JamesTralie/NASA-GSFC鉴于很少对系外行星进行过直接地研究（即直接成像方法），因此在该研究中所使用的分析方法存在许多不确定性和假设。尽管如此，当像詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）和南希格雷斯罗马太空望远镜这样的下一代设备进入太空时，这些以及其的他研究对行星可居住性的限制将派上用场。与Quick博士合作进行这项分析的NASA戈达德天体物理学家AkiRoberge表明，寻找太阳系以外生命迹象的未来任务集中在我们这样拥有正在改变整个大气层化学性质的丰富的生物圈的行星上，但是在太阳系中，远离太阳的冰冷海洋卫星仍然具有我们认为生命所必需的特征。一些如NASA的EuropaClipper(计划在二十一世纪二十年代的某个时间发射)之类的目标，将探索Europa的表面和地下，以了解有关其内部的更多信息。这也是NASA的蜻蜓任务，将在二十一世纪二十年代前往泰坦，探索这些卫星的大气层和表面，以更多地了解卫星丰富的益生菌环境和有机化学。“即将执行的任务将使我们有机会了解太阳系中的海洋卫星是否能够维持生命，”这两个任务的科学团队成员Quick表示。“如果我们发现有生命化学特征，我们可以尝试在星际距离寻找相似的迹象。”在可以缩小可居住的系外行星搜索范围的分析与太阳系中寻找可居住的卫星任务之间，科学家更有可能发现地球与太阳系之外的生命。这些生命，根据这些最新的发现，无论是地外还是太阳系外，可能会非常多。作者：MATTWILLIAMSFY：Astronomicalvolunteerteam如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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