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新发现:和地球一样“轴向倾斜”的行星,更可能进化出复杂的生命

前瞻网    2021-07-11 11:52

 

 

自从1992年首次发现系外行星(绕遥远恒星运行的行星)以来,科学家们一直在寻找可能支持生命的世界。人们认为,为了维持基本的生命,系外行星需要与它们的恒星保持适当的距离,这样液态水才能存在所谓的“适居带”。然而,对于更高级的生命来说,其他因素也很重要:

日前一项研究中称,像地球一样有“轴向倾斜”(axial tilt)的行星,更有能力进化出复杂的生命。这一发现,将有助于科学家在系外行星上寻找更高级的生命。这项由美国宇航局(NASA)资助的研究在戈德施密特地球化学会议上公布。

新发现:和地球一样“轴向倾斜”的行星,更可能进化出复杂的生命

科学家们制作了一个复杂的模型,模拟了地球上生命产生氧气所需的条件。该模型允许他们输入不同的参数,以显示行星上不断变化的环境,如何改变光合生物产生的氧气量。

首席研究员斯蒂芬妮·奥尔森(Stephanie Olson)说:“这个模型允许我们改变诸如白昼长度、大气总量或陆地分布等因素,以观察海洋环境和海洋中产氧生命的反应。”

研究人员发现,日长的增加、表面压力的升高和大陆的出现,都会影响海洋环流模式和相关的营养物质运输,从而可能增加氧气的产生。他们认为,这些关系可能有助于地球的氧化作用,因为随着时间的推移,地球自转变慢,大陆变大,表面压力增加,氧气转移到大气中。

这项新研究显示,适度的轴向倾斜,可以帮助增加氧气的生产——这是至关重要的——行星倾斜角度太小或太大,可能无法产生足够的氧气,以供复杂的生命茁壮成长。

“当我们对轨道倾角进行建模时,最有趣的结果出现了。换句话说,行星围绕其恒星旋转时是如何倾斜的。”参与这项研究的芝加哥大学研究生Megan Barnett解释说:“在我们的模型中,更大的倾斜增加了海洋中光合作用氧气的产生,部分原因是增加了生物成分回收的效率。其效果类似于使维持生命的营养物质增加了一倍。”

地球的球体与地轴成23.5度角倾斜——这让我们获得了四季轮换的体验。然而,并不是所有太阳系的行星都像地球一样倾斜:天王星是98度倾斜,而水星没有倾斜。

Stephanie Olson博士指出,类似天王星的行星的轻微倾斜或极端的季节性可能会限制生命的增殖,但行星在其轴上的适度倾斜可能会增加它产生含氧大气的可能性,这些大气可能成为微生物生命的信标,并为大型生物体的新陈代谢提供温床。最重要的是,在轴线上稍微倾斜的世界更有可能进化出复杂的生命——这有助于我们缩小对宇宙中复杂甚至有智慧生命的研究范围。

难能可贵的是,这项工作揭示了包括行星季节性在内的关键因素,是如何增加或减少从太阳系外生命中获取氧气的可能性的。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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