技術的進步令在外星世界找到水源的機率增加了100倍
戈德施密特地球化學會議上提出的新研究表明,發現含有生命必需的液態水的類地系外行星的可能性比之前估計的要高得多。一項新的分析表明,擁有液態水的類地系外行星可能比我們想像的要多得多,這大大增加了發現生命的機會。這項工作發現,即使行星表面的條件不適合液態水存在,許多恆星在行星表面下也會擁有適合液態水存在的地質條件。
首席研究員Lujendra Ojha 博士(美國新澤西州羅格斯大學)在里昂舉行的Goldschmidt 地球化學會議上介紹了這項工作,他說:“我們知道液態水的存在對於生命至關重要。 我們的工作表明,這種水可以在我們沒有考慮過的地方找到。 這大大增加了找到理論上生命可以發展的環境的機會。”
土星衛星土衛二內部的插圖顯示了其岩石核心和冰冷地殼之間的全球液態水海洋。此處顯示的層厚度未按比例繪製。圖片來源:NASA/JPL-Caltech
研究人員發現,即使行星表面被凍結,也有兩種主要方式可以產生足夠的熱量,使地下的水液化。
Lujendra Ojha 說:“作為地球人,我們目前很幸運,因為我們大氣中的溫室氣體數量恰到好處,足以使液態水在地表保持穩定。 然而,如果地球失去溫室氣體,全球平均表面溫度將約為-18攝氏度,大多數地表液態水將完全凍結。 幾十億年前,這實際上發生在我們的星球上,地表液態水完全凍結。 然而,這並不意味著水到處都是完全固態的。 例如,地球深處放射性產生的熱量可以使水加熱到足以使其保持液態。 即使在今天,我們仍然在南極洲和加拿大北極地區看到這種情況發生,儘管那裡的氣溫很低,但仍然存在大量液態水地下湖,由放射性產生的熱量維持。 甚至有一些證據表明,這種情況目前可能正在火星南極發生。”
Ojha博士繼續說道:“在太陽系中發現的一些衛星(例如木衛二或土衛二)擁有大量的地下液態水,即使它們的表面完全凍結。 這是因為它們的內部不斷受到它們繞軌道運行的大型行星(例如土星和木星)的引力效應的影響。 這類似於月球對潮汐的影響,但更強。 這使得木星和土星的衛星成為在太陽系中尋找生命的主要候選者,並且已經計劃了許多未來的任務來探索這些天體。”
藝術家對帶有地下海洋的冰凍世界的印象。圖片來源:Lujendra Ojha
該分析著眼於在最常見的恆星類型(稱為M 矮星的太陽)周圍發現的行星。這些都是小恆星,比我們的太陽冷得多。我們銀河系中70% 的恆星是M 矮星,迄今為止發現的大多數岩石和類地系外行星都圍繞M 矮星運行。
“我們通過僅考慮行星產生的熱量來模擬在繞M 矮星運行的系外行星上產生和維持液態水的可行性。 我們發現,當人們考慮放射性產生液態水的可能性時,這些系外行星中很大一部分可能擁有足夠的熱量來維持液態水——比我們想像的要多得多。
在我們開始考慮這種地下水之前,據估計每100 顆恆星中大約就有1 顆岩石行星擁有液態水。新模型表明,如果條件合適,這可能接近每顆恆星一顆行星。因此,我們找到液態水的可能性比我們想像的要高一百倍。銀河系中有大約1000億顆恆星。這代表著宇宙其他地方生命起源的可能性非常大。”
最早前往“冰世界”類型衛星的任務將是NASA 的Europa Clipper,預計於2024 年發射,並於2030 年抵達木星的衛星木衛二。
阿貝爾·門德斯教授(波多黎各大學阿雷西博分校行星宜居性實驗室主任)評論道:“冰蓋下隱藏海洋的前景擴大了我們銀河系形成更宜居世界的潛力。 主要的挑戰是設計出通過未來的望遠鏡探測這些棲息地的方法。”門德斯教授沒有參與這項工作,這是一個獨立的評論。
本次演講所依據的工作最近發表在同行評審期刊《自然通訊》上。