地球表面能容納更多生命嗎?研究稱木星的軌道是關鍵
在所有已知的行星中,地球對生命的友好程度超越了任何行星。一項新研究表明,如果木星的軌道發生變化,地球可能會比現在更有利於生命的發展。
當一顆行星圍繞其恆星有一個完美的圓形軌道時,行星和恆星之間的距離從未改變。然而,大多數行星圍繞其恆星的軌道是“偏心”的,即軌道是橢圓形的。當行星離它的恆星越來越近時,它接受更多的熱量,影響氣候。
加州大學河濱分校(UCR)的研究人員利用基於今天已知的太陽係數據的詳細模型,創建了一個替代的太陽系。在這個假設的系統中,他們發現,如果巨大的木星的軌道變得更加偏心,它將反過來引起地球軌道形狀的重大變化。
“如果木星的位置保持不變,但其軌道的形狀發生變化,它實際上可以增加這顆行星的可居住性,”研究的主要作者、加州大學河濱分校地球和行星科學家Pam Vervoort說。
在零至100攝氏度之間,地球的表面適合多種已知的生命形式居住。如果木星推動地球的軌道變得更加偏心,地球的部分地區有時會更加接近太陽。地球表面現在處於冰點以下的部分將變得更加溫暖,使溫度上升到適合居住的範圍。
這一結果於9月8日發表在《天文學雜誌》上,顛覆了關於我們太陽系的兩個長期的科學假設。
Vervoort說:“許多人都認為,地球是宜居行星的縮影,而木星的軌道的任何變化,作為它的巨大行星,只能對地球不利。我們的研究表明,這兩個假設都是錯誤的。”
研究人員有興趣將這一發現應用於尋找其他恆星周圍的宜居行星,稱為系外行星。研究報告的共同作者、加州大學河濱分校天體物理學家Stephen Kane說:“人們在搜索系外行星時首先尋找的是宜居區,即恆星和行星之間的距離,看是否有足夠的能量讓行星表面出現液態水。”
在其軌道上,行星的不同部分接受更多或更少的直射光線,導致行星有季節性。雖然行星的某些部分在一個季節裡可能很舒適,但在另一個季節裡可能非常熱或冷。
Kane表示:“在其表面有水是一個非常簡單的第一指標,它沒有考慮到一個星球的軌道形狀,或者一個星球可能經歷的季節性變化。”
現有的望遠鏡能夠測量一個行星的軌道。然而,還有一些額外的因素可能會影響到可居住性,比如一顆行星向恆星傾斜的程度或遠離恆星的程度。行星偏離恆星的部分會得到較少的能量,導致它更冷。
這項研究還發現,如果木星的位置更接近太陽,它將引起地球的極端傾斜。這將使地球表面的大片區域處於冰點以下。測量傾斜度或行星的質量更為困難,因此研究人員希望努力開發方法,幫助他們估計這些因素。
最終,了解一顆巨行星的運動對於尋求對其他系統中的行星的可居住性進行預測,以及尋求確定它在這個太陽系中的影響是很重要的。
Kane說:“重要的是了解木星在過去對地球氣候的影響,它對我們的軌道的影響在過去是如何改變我們的,以及它在未來可能再次改變我們。”