Hycean Worlds:新的可居住系外行星

当行星科学家开始寻找可能支持生活的太阳系以外的地方时,他们一直在关注类似于地球密度,温度和ATMOSP的世界

当行星科学家开始寻找可能支持生活的太阳系以外的地方时,他们一直在关注类似于地球密度,温度和气氛的世界。不幸的是,这些世界很难实现。到目前为止,在我们发现的4,000个系外行星中,只有24个可以与我们自己的可居住性相抗衡。

研究人员没有搜寻已知宇宙的边缘以搜索地球的镜像图像,而是试图找出在其他类型的系外行星上发展的生命条件。近年来,研究发现了一些可能在“海洋世界”中的候选者,这些行星具有液态水,液态水,以及岩石外球星的野生气氛,大部分是由氢组成的大气。

由于知道某些微生物在地球上充满氢的环境中,已经知道某些微生物甚至蓬勃发展的知识的动机,天体物理学家Nikku Madhusudhan鼓舞了一支来自剑桥大学的研究人员,以探索一种全新的潜在可居住的外部外部活动,一个被水覆盖,被厚厚的氢包裹。

作者称这些行星为“海水”世界,这是其两个最有说服力的特征的港口:海洋和大气中的丰富氢。与类似地球的行星相反,在整个银河系中都可以找到Hycean世界,这意味着Madhusudhan的假设(如果正确)不仅会影响我们在太空中的生活方式,而且会改变我们对自己的位置的看法。

确定行星的宜居性

由于多种原因,很难评估外部行星的宜居性。因为几乎所有这些都不是航天器的无法实现的,所以必须从光谱研究和数学模型中推断出它们的特性。除了缺乏可靠的数据外,我们不知道它在地球上是如何发展的事实,我们对生活的搜索更加复杂。要符合宜居式,系外行星必须满足许多要求。首先,它们必须位于一个可居住的区域内:一段空间,它们轨道上的系外行星和星星之间的距离足够大,可以防止水蒸发,但足够短以防止其冷冻,可以允许液态水和液体水和可能是一种原始汤,类似于我们祖先出现的原始汤。

就是说,仅仅因为一个星球恰好位于宜居区内,并不意味着它实际上可以支持生命。为了确定它是否可以,我们寻找生物标志物,即与生物相关的化合物,例如氧气,臭氧,甲烷和一氧化二氮。

当引入新技术时,确定行星的宜居性只会变得更加容易。 Madhusudhan在他的文章中提醒我们,詹姆斯·韦伯太空望远镜和极大的望远镜(截至2021年8月仍在建设中)将具有“检测潜在的大气生物签名能力,并有大量观察时间投资。”

Hycean世界的类型

学分:Nikku Madhusudhan等人,Arxiv,2021年。

Hycean行星的特征包括巨大的海洋,不可思议的炎热温度(440°F)以及大气压高达一千倍的强度比地球强。该研究的作者引用了热力学定律,声称,为了使Hycean Worlds支持生活,平均温度不应超过大约250°F。由于氧气和Ozone这样的生物标志物是棘手的,即使不能完全无法识别在大气中,作者富含氢,提议将其Hycean Worlds提交与生命有关的化合物的新检查清单,重点是代谢过程中微生物释放的潜在气体,例如氯甲烷和二甲基硫化物。

使Hycean World如此令人兴奋的原因不是它们的特性,而是这些特性可能能够支持生活的许多不同方式。根据作者的说法,与以前的宜居行星相比,Hycean World应该“要大得多”。同样,它们的可居住区可能比陆地行星“更大”,从而扩大了我们的选择。

Hycean Worlds似乎是如此有前途,以至于作者决定创建两个子类别:“冷Hycean”世界位于其宜居区的外边缘,并获得了很少的光线,以至于它们变得凉爽(但不太酷); “黑暗的海斯”世界略微超出了内部边缘,那里的行星侧面远离太阳的边缘也可能是“即使日子太热,也可以是可居住的。”

希望宇宙中的生命?

大多数研究将液体水视为可居住性的最重要要求,但是还有其他值得考虑的同样重要的因素。例如,一个没有地球化学循环的行星可以调节其大气的化学成分(例如碳酸盐 – 硅酸盐循环对我们的世界所做的),将迅速变得不利。然后是外部影响,例如突然的冠状质量弹出和强大的恒星风,这两者都代表了任何系外行星表面的生命障碍。此外,Hycean Worlds必须在长时间的时间内维持其巨大的水体。一个行星越靠近恒星宜居区的内边缘,这项任务变得越难。尽管存在许多障碍,但Madhusudhan坚持认为,Hycean Worlds是未来可居住性研究的“最佳目标”。与类似地球的陆地世界相比,它们相对丰富,其中包括所有已知系外行星的大部分。最重要的是,Hycean Worlds的气氛由较轻的分子组成,使用我们可以使用的设备更容易检测到。

即使我们从未真正找到任何生物体,这些研究人员对Hycean Worlds的可居住性模型的乐观主义提出了有关宇宙生活的重要问题。到目前为止,许多人认为它只能在不可能的小赔率上生存。现在,似乎这些赔率即将变得更大。

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