宇航局 (NASA) 的一項研究表明，17 顆系外行星(太陽系以外的世界)在冰冷的外殼下可能存在液態(tài)水海洋，這是生命的重要成分，從而擴大了對太陽系以外生命的探索。來自這些海洋的水偶爾會以間歇泉的形式穿過冰殼噴發(fā)?？茖W(xué)團隊計算了這些系外行星上間歇泉活動的數(shù)量，這是第一次做出這些估計。他們發(fā)現(xiàn)了兩顆距離足夠近的系外行星，可以用望遠鏡觀察到這些噴發(fā)的跡象。
在宇宙其他地方尋找生命通常集中在位于恒星“宜居帶”的系外行星，該距離的溫度允許液態(tài)水在其表面持續(xù)存在。然而，對于一顆距離太遠、太冷的系外行星來說，如果它有足夠的內(nèi)部熱量，那么它的冰殼下面可能仍然有海洋。在我們的太陽系中，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二都擁有地下海洋，因為它們被主行星和鄰近衛(wèi)星的引力引起的潮汐加熱。
如果這些地下海洋有其他必需品，例如能源供應(yīng)以及生物分子中使用的元素和化合物，它們就可以孕育生命。在地球上，整個生態(tài)系統(tǒng)在熱液噴口附近的海底完全黑暗的環(huán)境中繁衍生息，提供能量和營養(yǎng)。
“我們的分析預(yù)測，這 17 個行星的表面可能被冰覆蓋，但它們從放射性元素的衰變和來自主恒星的潮汐力中獲得足夠的內(nèi)部熱量，以維持內(nèi)部海洋，”宇航局 (NASA) 的林奈·奎克 (Lynnae Quick) 博士說道。位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心。 “由于它們經(jīng)歷的內(nèi)部加熱量，我們研究中的所有行星也可能以間歇泉狀羽流的形式出現(xiàn)低溫火山噴發(fā)。” Quick 是 該研究論文的主要作者，該論文于 10 月 4 日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。
研究小組考慮了 17 顆已確認系外行星的情況，這些行星的大小與地球大致相同，但密度較小，表明它們可能擁有大量的冰和水，而不是密度更大的巖石。盡管這些行星的確切成分仍然未知，但之前研究對其表面溫度的初步估計都表明它們比地球冷得多，這表明它們的表面可能被冰覆蓋。
該研究通過使用歐羅巴和土衛(wèi)二已知的表面亮度和其他特性作為模型重新計算，改進了對每顆系外行星表面溫度的估計。研究小組還利用每顆系外行星軌道的形狀來獲取潮汐產(chǎn)生的熱量，并將其添加到放射性活動預(yù)期的熱量中，從而估計了這些系外行星的內(nèi)部總熱量。表面溫度和總加熱估計給出了每個系外行星的冰層厚度，因為海洋在表面冷卻并結(jié)冰，同時從內(nèi)部加熱。最后，他們將這些數(shù)字與木衛(wèi)二的數(shù)據(jù)進行了比較，并使用木衛(wèi)二上間歇泉活動的估計水平作為保守的基線來估計系外行星上的間歇泉活動。
他們預(yù)測，地表溫度比之前的估計低 60 華氏度(16 攝氏度)。估計的冰殼厚度范圍從比鄰星 b 的約 190 英尺(58 米)和 LHS 1140 b 的一英里(1.6 公里)到 MOA 2007 BLG 192Lb 的 24 英里(38.6 公里)，而木衛(wèi)二的估計平均厚度為 18 英里(近29公里)。估計間歇泉活動從開普勒 441b 的每秒 17.6 磅(約 8 公斤/秒)增加到 LHS 1140b 的 639,640 磅/秒(290,000 公斤/秒)，以及比鄰星的 1320 萬磅/秒(600 萬公斤/秒) b，與歐羅巴相比，速度為 4,400 磅/秒(2,000 公斤/秒)。
“由于我們的模型預(yù)測，在比鄰星 b 和 LHS 1140 b 的表面附近可以發(fā)現(xiàn)海洋，而且它們的間歇泉活動率可能比木衛(wèi)二高數(shù)百到數(shù)千倍，望遠鏡奎克說，他將于 12 月 12 日在加利福尼亞州舊金山舉行的地球物理聯(lián)盟會議上展示這項研究 。
當(dāng)系外行星經(jīng)過其恒星前方時，可以看到這種活動。某些顏色的星光可能會被間歇泉的水蒸氣變暗或阻擋。奎克說：“零星檢測到水蒸氣，其中檢測到的水蒸氣量隨時間變化，這表明存在低溫火山噴發(fā)。”這些水可能含有其他元素和化合物，可以揭示它是否可以支持生命。由于元素和化合物吸收特定“標(biāo)志”顏色的光，對星光的分析將使科學(xué)家能夠確定間歇泉的成分并評估系外行星的宜居潛力。
對于像比鄰星 b 這樣的行星，從我們的有利位置看，它們不會穿過恒星，間歇泉活動可以通過強大的望遠鏡來探測，這些望遠鏡能夠測量系外行星在繞恒星運行時反射的光。間歇泉會在系外行星表面噴出冰粒子，這將使系外行星顯得非常明亮和反光。
這項研究由宇航局的宜居世界計劃、華盛頓大學(xué)的天體生物學(xué)計劃和虛擬行星實驗室(宇航局系外行星系統(tǒng)科學(xué)協(xié)調(diào)小組的成員)資助。
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