到目前爲止,科學家們已經在太陽系以外發現了超過2000顆系外行星。至於這其中有沒有哪些系外行星是適宜生命生存的,這還需要取決於一系列的判別條件,而科學家們認爲這顆行星的自轉軸傾角便是這些判別條件的其中之一。

所謂自轉軸傾角是指行星的自轉軸與其公轉軌道面之間的夾角。以地球爲例,地球的自轉軸傾角較小,其自轉軸與圍繞太陽的公轉軌道面幾乎是垂直角度。然而科學家們懷疑係外行星可能會具有非常多樣化的自轉軸傾角類型,從垂直到幾乎相互平行都有可能。一般認爲,自轉軸的傾角越大,那麼一顆行星擁有宜居環境的可能性也就更低。

而現在,美國麻省理工學院的科學家們發現,即便是一顆具有高傾角的系外行星,即其自轉軸幾乎與其公轉軌道面平行的情況,同樣有可能擁有適合生命生存的環境條件,前提是這樣一顆行星必須完全被海洋所覆蓋。

法雷拉目前在英國雷丁大學擔任講座教授,他表示:“一般的預期是認爲這樣的行星將是不適合生命生存的:要麼沸騰,要麼冰封。對於生命而言這樣的環境太過極端了。”他說:“但我們發現海洋會在夏季儲存熱量並在冬季逐漸釋放出來,這樣一來季節將會變得溫和許多,即便是在最寒冷的北極冬季也會變得不那麼嚴酷。因此在搜尋系外宜居行星時,我們認爲不能簡單的將那些具有高傾角的行星目標排除掉。”

大衛·法雷拉(David Ferreira)此前是美國麻省理工學院地球,大氣與行星科學學院(EAPS)的一名研究科學家,他指出,如果光從表面上看,一顆行星如果擁有較大的自轉軸傾角,那麼它的環境條件將會相當極端:如果整個星球“躺在”軌道面上,那麼隨着它圍繞太陽運行,它的北極在一年中將有半年的時間會接受陽光的直射,隨後是連續六個月的黑暗。

法雷拉指出:“我們此前預期如果一顆行星上擁有海洋,那麼它的環境將會變得更加宜居,但並沒有到這樣的程度。因此我們非常驚訝地發現模擬結果顯示,一個擁有全球性海洋的高傾角行星,甚至在其極地地區都仍然是適合生命生存的。”

失控的“雪球地球”

總體而言,研究組發現生命是有可能在一個具有高傾角的系外行星上生存的,但這是有條件的。在模擬中,法雷拉研究組發現一個太淺的海洋,比如說深度僅有10米的海洋將不足以承擔起調節整個高傾角行星整體氣候的重任,反而會讓這個星球陷入失控的惡性循環:在這樣一個淺海中一旦有少量海冰形成,它將迅速向黑暗半球區域擴展。即便當這一半球轉向向陽面也無法遏制這一趨勢的蔓延,因爲那已經太遲了——大面積的海冰將反射大量太陽光,從而導致海水無法吸收足夠的熱量,於是海冰繼續擴展,最終覆蓋整個星球。

法雷拉指出表示:“一些人認爲高傾角系外行星可能只會在赤道區域產生海冰,而在極區可能是溫和的。但我們的研究發現並不存在中間狀態。如果那裏的海洋體量太小,整個星球將會迅速陷入難以抑制的冰凍狀態,於是很顯然它也就不再擁有宜居的環境了。”

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