“孤儿行星”的卫星或是宇宙生命摇篮

2023-04-10 18:12:17 来源: 参考消息

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参考消息网4月10日报道据英国科学新闻网站4月2日报道,没有恒星的行星可能有适合生命的卫星。


(资料图片)

生命可能在最黑暗的地方出现:一颗没有恒星、在星系中游荡的行星的卫星上。

卫星与其行星间的引力拉扯能让某些卫星足够温暖、使液态水得以存在——人们普遍认为这一条件对生命至关重要。

天体物理学家朱莉娅·罗切蒂3月23日在2023年行星-ESLAB研讨会上称,现在,计算机模拟显示,如果轨道和大气层条件合适,一些环绕流浪行星运行的卫星能够在10亿多年时间内保持温暖。

她和她的同事3月20日还在《国际天体生物学杂志》上报告了他们的研究成果。

在位于德国加尔兴的欧洲南方天文台工作的罗切蒂说:“宇宙中可能有许多地方存在宜居条件。”但生命想必也需要长期稳定。她说:“我们寻找的是这些宜居条件能够持续存在数亿或数十亿年的地方。”

宜居性和稳定性未必要来自附近的一颗恒星。天文学家已发现大约100颗无恒星行星,其中一些可能是由气体和尘埃云形成的,就像恒星那样,还有一些可能是从它们原本所在的恒星系中弹射出来的。

计算机模拟显示,银河系中,自由游动行星的数目可能与恒星一样多。

这些“孤儿行星”可能也有卫星——研究人员2021年估计,这些卫星未必是寒冷贫瘠之所在。

除非一颗卫星的轨道是一个完美的圆,否则,其行星的引力会不断使其变形。卫星内部由此出现的摩擦会生热。在我们自己的太阳系中,这一过程在土星的土卫二和木星的木卫二等卫星上进行着。

一个足够厚、能够吸热的大气层——很可能以二氧化碳为主——可能会使其表面保持足够温暖、使水呈液态。这些水可能是来自于与大气中的二氧化碳和氢发生的化学反应,而这种化学反应是来自太空的高速带电粒子的撞击引发的。

但这样一颗卫星不会永远保持温暖。给它加热的引力也在将其轨道塑造成一个圆。渐渐地,卫星所感受到的引力起伏使它变形的程度越来越小,摩擦热的供应逐渐减少。

在上述新研究中,罗切蒂及其同事对一颗类日恒星——其三颗行星与木星差不多大——进行了8000次计算机模拟。这些模拟显示,从原本所在的恒星系中弹射出来的行星往往会带着它们的卫星一起飞向太空。

然后,研究团队对这些沿着在弹射过程中最终形成的轨道绕其行星飞行的卫星进行了模拟,假定这些卫星与地球差不多大。其目的是研究引力生热现象是否发生,以及是否持续了足够长时间、让生命有可能在那里产生。地球可能在(形成)几亿年后就变得宜居,尽管地球上最早的生命证据追溯至地球形成后大约10亿年。

由于大气层对保持热量至关重要,研究团队通过3种不同方案进行了计算。该团队发现,对于大气层压力与地球相同的卫星来说,潜在宜居期最多持续5000万年左右。但是,如果大气压是地球的10倍,那么这一时期可以持续近3亿年;如果再大10倍,就能达到16亿年。如此巨大的压力可能听起来很极端,但它接近于金星上的情况。

不过,温暖和水可能不足以让生命出现。研究系外行星的卫星的天体物理学家齐孝岚说:“我认为,对生命而言,恒星将是好得多的能量来源,归功于它们惊人的能量输出和长寿。一个悬而未决的大问题是……即便条件适合维持生命,生命能否在木卫二或土卫二这样的地方开始,因为这些地方不具备可以帮助变异进化过程的恒星辐射等条件。”

但罗切蒂——尽管她自己不是天体生物学家——认为,“孤儿行星”的卫星有一些重要优势。它们会有一些水,但不太多,而许多天体生物学家认为,与汪洋大海相比,不太多的水是生命的更好起点。附近没有恒星意味着没有恒星耀斑,在许多情况下,耀斑会破坏一个原本充满希望的行星的大气层。

她说:“在我们的宇宙中,有很多环境与我们地球上的环境截然不同,重要的是要对所有这些环境进行调查。”

编辑: sj004

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