发现不仅系外行星上有水，而且卫星上也有，生命或许不止于地球！

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发现不仅系外行星上有水，而且卫星上也有，生命或许不止于地球！

博科园 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]2022-06-14 07:08
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几年前行星科学家林奈·奎克开始怀疑，在已知的4000多颗系外行星中，是否有任何一颗可能与木星和土星周围一些含水卫星相似。虽然其中一些卫星没有大气层，并且被冰覆盖，但它们仍然是美国宇航局（NASA）寻找地球以外生命的首要目标之一。土星的卫星土卫二和木星卫星木卫二就是很好的例子，科学家们将其归类为“海洋世界”。美国宇航局专门研究火山和海洋世界的行星科学家奎克说：

                               
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从木卫二和土卫二喷出的水柱，可以断定，这些天体的冰壳下面有地下海洋，它们有驱动这些羽流的能量，这是我们所知生命的两个必要条件。因此，如果认为这些地方可能是宜居的，那么也许其他行星系统中的这些地方也是宜居的。假设很多星系中存在类似于木卫二和土卫二的行星卫星。而且，它们在地质上是否也足够活跃，可以将地下羽流射入它们的表面，有朝一日可能会被望远镜探测到。
通过对数十颗系外行星（包括TRAPPIST-1系统中的行星）的数学分析，研究人员了解到了一些重要的东西：研究的系外行星中，超过四分之一可能是海洋世界，其中大多数可能在表层冰层下藏匿着海洋，类似于木卫二和土卫二。此外，这些行星中的许多可能比木卫二和土卫二释放更多能量。有朝一日，科学家们或许可以通过测量系外行星发出的热量，或者通过探测行星大气中分子发出光中的火山或冷火山（液体或蒸汽，而不是熔岩）喷发，来检验这些预测。
宜居世界

                               
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目前，科学家们还不能看到许多系外行星的任何细节，因为实在太远了，被星光淹没了。但是，通过考虑唯一可用的信息（系外行星的大小、质量和与其恒星的距离），科学家可以利用数学模型和对太阳系的理解，试图想象可能正在将系外行星塑造成宜居世界的条件。这些数学模型中的假设是有根据的猜测，可以帮助科学家缩小有希望的系外行星名单，以寻找有利于生命的条件，以便美国宇航局（NASA）未来发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜或其他太空任务可以后续进行研究。

                               
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未来寻找太阳系以外生命迹象的任务，将集中在像地球这样拥有丰富全球生物圈的行星上，这些生物圈如此丰富，以至于正在改变整个大气层的化学成分。但在太阳系中，远离太阳热量的冰冻卫星上有海洋，它们仍然显示出它们具有生命所必需的特征。为了寻找可能的海洋世界，研究团队选择了53颗大小与地球最相似的系外行星，尽管它们的质量可能高出8倍。科学家们假设，这种大小的行星更多的是岩态行星，而不是气态行星，因此，更有可能在其表面或表面以下支撑液态水。

                               
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自开始研究以来，至少又发现了30多颗符合这些参数的行星，其研究发现发表在《太平洋天文学会》期刊上。确定了地球大小的行星后，研究团队试图确定每颗行星能产生多少能量，并以热量的形式释放出来。研究小组考虑了两个主要的热源，第一种是放射性热能，由行星地幔和地壳中放射性物质的缓慢衰变产生，历时数十亿年。衰变的速度取决于行星的年龄和地幔质量，其他科学家已经为地球大小的行星确定了这些关系。

                               
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因此，研究团队假设每颗行星的年龄与其恒星相同，其地幔占行星体积的比例与地球地幔相同。接下来，研究人员计算了其他方式产生的热量：潮汐力，这是当一个物体围绕另一个物体运行时，重力牵引产生的能量。行星在椭圆形的轨道上绕着它们旋转时，会移动它们与恒星之间的距离。这会导致两个物体之间的引力发生变化，并导致行星“伸展”，从而产生热量，最终热量通过表面散失到太空中。另外就是通过火山或冰冷火山，另一种途径是通过构造，这是一种地质过程，负责行星或卫星最外层的岩石或冰层运动。
有水系外卫星
无论热量是以哪种方式释放出来，知道一颗行星排出了多少热量都是很重要的，因为它可能决定是否适合居住。例如，太多的火山活动可能会把一个宜居世界变成一个熔化地狱。但是，太少的话可能会关闭组成大气的气体释放，留下寒冷、贫瘠的表面。恰到好处的量可以支持像地球这样宜居、潮湿的行星，或者像木卫二这样可能宜居的卫星。在接下来的十年里，美国宇航局欧罗巴快艇将探索欧罗巴的表面和亚表面，并提供关于表面下环境的洞察。

                               
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科学家对木卫二和太阳系其他潜在宜居卫星的了解越多，就越能更好地了解其他恒星周围类似的世界，根据发现，这可能是丰富的。即将到来的任务将给我们一个机会，看看太阳系中的海洋卫星是否可以支持生命，如果发现生命的化学信号，就可以尝试在星际距离寻找类似的信号。当韦伯望远镜发射时，科学家们将试图检测TRAPPIST-1系统中一些行星大气中的化学特征，该系统位于宝瓶座，距离地球39光年，有7颗地球大小的行星。

                               
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科学家通过确定每一颗行星的表面温度，预测这些系外行星上有海洋。这些信息是通过每颗行星反射到太空中的恒星辐射量来揭示，每颗行星密度以及与地球相比它产生的内部热量的估计数量。如果看到一颗行星的密度比地球密度低，这表明那里可能有更多的水，而没有那么多的岩石和铁。如果行星的温度允许液态水存在，也就有了海洋世界。但如果一颗行星的表面温度低于32华氏度(0摄氏度)，那里的水被冻结，那么就会有一个结冰的海洋世界，而这些行星的密度甚至更低。




博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心研究发表期刊《太平洋天文学会》DOI: 10.1088/1538-3873/ab9504