宇航局 (NASA) 的一項(xiàng)研究表明，17 顆系外行星(太陽系以外的世界)在冰冷的外殼下可能存在液態(tài)水海洋，這是生命的重要成分，從而擴(kuò)大了對(duì)太陽系以外生命的探索。來自這些海洋的水偶爾會(huì)以間歇泉的形式穿過冰殼噴發(fā)。科學(xué)團(tuán)隊(duì)計(jì)算了這些系外行星上間歇泉活動(dòng)的數(shù)量，這是第一次做出這些估計(jì)。他們發(fā)現(xiàn)了兩顆距離足夠近的系外行星，可以用望遠(yuǎn)鏡觀察到這些噴發(fā)的跡象。
在宇宙其他地方尋找生命通常集中在位于恒星“宜居帶”的系外行星，該距離的溫度允許液態(tài)水在其表面持續(xù)存在。然而，對(duì)于一顆距離太遠(yuǎn)、太冷的系外行星來說，如果它有足夠的內(nèi)部熱量，那么它的冰殼下面可能仍然有海洋。在我們的太陽系中，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二都擁有地下海洋，因?yàn)樗鼈儽恢餍行呛袜徑l(wèi)星的引力引起的潮汐加熱。
如果這些地下海洋有其他必需品，例如能源供應(yīng)以及生物分子中使用的元素和化合物，它們就可以孕育生命。在地球上，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在熱液噴口附近的海底完全黑暗的環(huán)境中繁衍生息，提供能量和營養(yǎng)。
“我們的分析預(yù)測，這 17 個(gè)行星的表面可能被冰覆蓋，但它們從放射性元素的衰變和來自主恒星的潮汐力中獲得足夠的內(nèi)部熱量，以維持內(nèi)部海洋，”宇航局 (NASA) 的林奈·奎克 (Lynnae Quick) 博士說道。位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心。 “由于它們經(jīng)歷的內(nèi)部加熱量，我們研究中的所有行星也可能以間歇泉狀羽流的形式出現(xiàn)低溫火山噴發(fā)。” Quick 是 該研究論文的主要作者，該論文于 10 月 4 日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。
研究小組考慮了 17 顆已確認(rèn)系外行星的情況，這些行星的大小與地球大致相同，但密度較小，表明它們可能擁有大量的冰和水，而不是密度更大的巖石。盡管這些行星的確切成分仍然未知，但之前研究對(duì)其表面溫度的初步估計(jì)都表明它們比地球冷得多，這表明它們的表面可能被冰覆蓋。
該研究通過使用歐羅巴和土衛(wèi)二已知的表面亮度和其他特性作為模型重新計(jì)算，改進(jìn)了對(duì)每顆系外行星表面溫度的估計(jì)。研究小組還利用每顆系外行星軌道的形狀來獲取潮汐產(chǎn)生的熱量，并將其添加到放射性活動(dòng)預(yù)期的熱量中，從而估計(jì)了這些系外行星的內(nèi)部總熱量。表面溫度和總加熱估計(jì)給出了每個(gè)系外行星的冰層厚度，因?yàn)楹Ｑ笤诒砻胬鋮s并結(jié)冰，同時(shí)從內(nèi)部加熱。最后，他們將這些數(shù)字與木衛(wèi)二的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，并使用木衛(wèi)二上間歇泉活動(dòng)的估計(jì)水平作為保守的基線來估計(jì)系外行星上的間歇泉活動(dòng)。
他們預(yù)測，地表溫度比之前的估計(jì)低 60 華氏度(16 攝氏度)。估計(jì)的冰殼厚度范圍從比鄰星 b 的約 190 英尺(58 米)和 LHS 1140 b 的一英里(1.6 公里)到 MOA 2007 BLG 192Lb 的 24 英里(38.6 公里)，而木衛(wèi)二的估計(jì)平均厚度為 18 英里(近29公里)。估計(jì)間歇泉活動(dòng)從開普勒 441b 的每秒 17.6 磅(約 8 公斤/秒)增加到 LHS 1140b 的 639,640 磅/秒(290,000 公斤/秒)，以及比鄰星的 1320 萬磅/秒(600 萬公斤/秒) b，與歐羅巴相比，速度為 4,400 磅/秒(2,000 公斤/秒)。
“由于我們的模型預(yù)測，在比鄰星 b 和 LHS 1140 b 的表面附近可以發(fā)現(xiàn)海洋，而且它們的間歇泉活動(dòng)率可能比木衛(wèi)二高數(shù)百到數(shù)千倍，望遠(yuǎn)鏡奎克說，他將于 12 月 12 日在加利福尼亞州舊金山舉行的地球物理聯(lián)盟會(huì)議上展示這項(xiàng)研究 。
當(dāng)系外行星經(jīng)過其恒星前方時(shí)，可以看到這種活動(dòng)。某些顏色的星光可能會(huì)被間歇泉的水蒸氣變暗或阻擋?？苏f：“零星檢測到水蒸氣，其中檢測到的水蒸氣量隨時(shí)間變化，這表明存在低溫火山噴發(fā)。”這些水可能含有其他元素和化合物，可以揭示它是否可以支持生命。由于元素和化合物吸收特定“標(biāo)志”顏色的光，對(duì)星光的分析將使科學(xué)家能夠確定間歇泉的成分并評(píng)估系外行星的宜居潛力。
對(duì)于像比鄰星 b 這樣的行星，從我們的有利位置看，它們不會(huì)穿過恒星，間歇泉活動(dòng)可以通過強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡來探測，這些望遠(yuǎn)鏡能夠測量系外行星在繞恒星運(yùn)行時(shí)反射的光。間歇泉會(huì)在系外行星表面噴出冰粒子，這將使系外行星顯得非常明亮和反光。
這項(xiàng)研究由宇航局的宜居世界計(jì)劃、華盛頓大學(xué)的天體生物學(xué)計(jì)劃和虛擬行星實(shí)驗(yàn)室(宇航局系外行星系統(tǒng)科學(xué)協(xié)調(diào)小組的成員)資助。
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