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自从开普勒太空望远镜被发射到太空以来,太阳系以外已知行星(系外行星)的数量呈指数级增加。现在,2918个恒星体系中已有3917颗行星被承认,3368颗正在等候承认。其间,大约有50个行星轨迹坐落其恒星周围的可寓居带内,即行星外表液态水存在的合适间隔带。

可是,最近的研讨提出,咱们以为宜居带的或许性过于自我了。依据一项名为“杂乱生命的有限可寓居区域”的新研讨,可寓居区域或许比开始想象的要窄得多。这些发现或许会对科学家以为“或许合适寓居”的行星数量发作严重影响。


其实依据之前根据开普勒数据的估量,科学家们现已得出结论,仅在银河系就或许有400亿类地行星,其间110亿类地行星的轨迹或许与咱们的太阳恒星相似。而其他研讨标明,这个数字或许高达600亿乃至1000亿,不过这取决于咱们用来界说宜居带的参数。

可是这些成果无疑是令人鼓舞的,由于它们标明银河系或许充溢生命。不幸的是,最近对太阳系外行星的研讨对这些从前的估量提出了质疑。特别是在m型(红矮星)恒星周围的潮汐确定行星的状况下。


此外,对地球上生命进化进程的研讨标明,水自身并不能保证生命的存在,相同,氧气的存在也不能保证生命的存在。除此之外,科学家还考虑了别的两种对咱们所知的生命至关重要的生物特征——二氧化碳和一氧化碳。这些化合物过多会对杂乱生命发作毒害,而过少则意味着前期原核生物不会呈现。假如地球上的生命要进化出更杂乱、耗氧的生命方式,根本的生命方式是必不可少的。出于这个原因,科学家不得不批改适居带的界说,以考虑到这一点。

由于红矮星,尤其是年青的红矮星的强烈迸发,或许会使它们所谓的可寓居带内的行星无法寓居。公平地说,核算宜居带的规模历来都不是件简单的事。除了与恒星的间隔外,行星外表的温度还取决于大气中的各种反应机制,比方温室效应。最重要的是,传统的宜居带界说假定存在“类地”条件。

这意味着大气中含有丰厚的氮、氧、二氧化碳和水,并由地球上存在的相同的碳酸盐-硅酸盐地球化学循环进程来安稳。在这一进程中,堆积和风化作用使硅酸盐岩变成碳质,而地质活动又使碳酸盐岩变成硅酸盐基。


这就构成了一个反应回路,能够保证大气中的二氧化碳水平坚持相对安稳,当然,终究也会发作温室效应。可是地球离宜居带的内边际越近,发作这种状况所需的二氧化碳就越少。在早前的一项研讨称,关于宜居带的中部和外部区域,大气中的二氧化碳浓度需求高得多,才干保持有利于液态水存在的温度。

为了阐明这一点,研讨小组以开普勒-62f为例,它是一颗超级版地球,环绕着间隔地球约990光年的k型恒星(比咱们的太阳略小且暗)运转。这颗行星环绕其恒星运转的间隔与金星绕太阳运转的间隔差不多,但恒星质量较低意味着它处于可寓居带的外围。


在2013年被发现时,人们以为这颗行星是外星生命的一个很好的候选者,条件是存在满足的温室效应。可是,科学家通过核算,与杂乱生命方式初次进化时(约18.5亿年前)地球上存在的二氧化碳比较,这一进程需求的二氧化碳量要多1000倍。这么多的二氧化碳明显对地球上大多数杂乱的生命方式来说都是有毒的。因而,开普勒-62f并不合适生命存在,即便它满足温暖,有液态水。因而一旦咱们把这些生理上的约束要素考虑进去,杂乱生命的可寓居区域一定要窄得多,科学家估量只要之前估量的四分之一。

科学家还核算出一些系外行星或许有更高水平的一氧化碳,由于它们环绕着冷却的恒星运转。这对红矮星的宜居带构成了很大的约束,红矮星刚好占世界恒星的75%,并且被以为是最或许发现类地行星(即岩石行星)的当地。

这些发现或许会对科学家们以为的“潜在宜居区”发作严重影响,更不必说恒星的宜居带的鸿沟了。由于科学家并不期望在M矮星晚期轨迹上的行星上,或许在接近宜居带外边际的潜在宜居行星上,找到才智生命或技能特征的痕迹。仅在2019年,就有研讨标明,红矮星体系或许没有生命构成所需的原材料,并且红矮星或许无法供给满足的光子进行光合作用。

所有这些都标明,咱们银河系的生命或许比咱们之前以为的要稀疏。当然,要切当地知道什么是可寓居性的极限还需求更多的研讨。走运的是,咱们不必等太久就能找到答案,由于几台下一代望远镜将在未来十年投入使用。

其间包含詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)、特大望远镜(ELT)和巨型麦哲伦望远镜(GMT)。这些和其他先进的仪器有望对系外行星进行更具体的研讨和描绘。到时咱们就能更好地了解生命存在的或许性。

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