科学发现第二个地球

　　有研究者曾提出，太阳系中的许多“海洋星球”可能存在着生命。芝加哥大学和宾夕法尼亚州立大学的一项新研究发现，海洋行星保持在适居性“最佳位置”的时间可能比原先假设的更长。这大大提高了生命在其他行星上演化的机会，而近期的另一项研究指出，大于地球的系外行星中，有三分之一可能富含液态水。

　　研究第一作者、芝加哥大学地球物理科学助理教授艾德温·凯特说：“这其实是将需要一个地球克隆体——也就是一个具有部分陆地和浅海洋的行星——的观点向后推了推。”

　　凯特与宾夕法尼亚州立大学的埃里克·福特合作建立了一个模型，对数千颗随机生成的行星进行了模拟，并追踪了它们的气候在数十亿年时间里的演变。“令人惊讶的是，它们中有许多都能保持超过十亿年的稳定状态，纯粹就是运气好，”凯特说，“我们最合理的猜测是，这种情况只占它们的10%。”

　　根据发表于《天体物理期刊》上的论文，这些幸运的行星与其围绕的恒星距离适当，刚好具有合适的碳含量，其海洋不会从地壳溶解过多的矿物质和其他会吸收大气中碳成分的元素。

　　这些行星从一开始就具有足够的水，并且只在大气层和海洋之间进行碳循环，适当的碳含量是保证一切稳定所必需的。“一颗行星能维持多长时间，基本上取决于其发展初期时二氧化碳在海洋、大气和岩石中如何分配，”凯特说，“似乎存在一种保持行星长期适居性的方式，不需要我们在地球上所见到的地球化学循环。”

　　凯特还表示，模拟中假设恒星与我们的太阳相似，但模拟结果更加倾向于红矮星系统。位于红矮星系统内的行星被认为很有哺育生命的前景，因为红矮星亮度增大的速度要比太阳慢得多，从而给予生命更多的开始时间。研究人员指出，与论文中模型相同的条件可以应用于围绕红矮星的行星；理论上，行星发展出生命所需要的一切都来自稳定的恒星光线。

　　对于寻找外星生命而言，这项研究具有非常重要的意义。近期的研究揭示，在体积大于地球的系外行星中，有三分之一可能具有丰富的液态水。科学家指出，任何体积为地球2到4倍的系外行星，都很可能具有液态水这一生命基础物质，这为搜寻外星生命带来了希望。

　　对开普勒太空望远镜和盖亚任务的数据分析显示，这些系外行星可能有一半的质量由水组成，可能是液态水，也可能是冰冻状态。相比之下，地球上的水只占地球总质量的0.02%。

　　该研究负责人、哈佛大学的曾理博士说：“这是一个很大的惊喜，我们意识到宇宙中存在着如此众多的水世界。”截至目前，科学家已经发现或尚待证实的两倍地球体积的系外行星大约有4000颗。它们的行星半径平均为地球的1.5或2.5倍。

　　现在，一群来自多个国家的科学家开发出了关于这些行星内部结构的模型。该模型基于盖亚任务卫星最近对这些行星质量和半径的测量结果。曾理博士说：“我们已经分析了质量与半径的关系，并开发了一个或许能解释这一关系的模型。”该模型显示，体积较小的行星更可能是岩石行星，其质量通常可达地球的5倍。较大的行星具有大约10倍地球质量，并“很可能是水世界”。

　　在波士顿举行的2018年哥德斯密特大会上，曾理博士解释称：“这是水，但与地球上常见到的情况不同。”。“它们的表面温度预计将达到200到500摄氏度。它们的表面可能覆盖着一层以水蒸气为主的大气层，下方是液态水，”他补充道，“越往深处，在我们接触到固体岩心之前，会发现这些水转变成了高压的冰。这一模型的优美之处在于，它解释了物质组成与这些行星已知事实之间的联系。”