地外移居世界在哪里，与地球是否相似？可能性并非限于类地行星

海洋不足的行星，真的不适宜生命居住吗？宇宙生命的探索该走向何处？


与地球类似的“淡蓝点”行星可能只占移居星球的1%。因此，我们可能需要寻找“淡黄点”。


艺术家对三种宜居行星的印象：大部分由陆地组成的行星、 陆地和海洋完美融合的行星（如地球）、几乎没有陆地的海洋星球。

（图片来源：Europlanet 2024 RI/T. Roger。）

有着与我们的地球类似的陆地海洋比例的类地世界可能极为罕见。

一项新的研究表明，在表面可以存在液态水的行星中，约有30%的表面被露出水面的大陆土地覆盖的类地行星可能只占1%。相反的，约有80%的潜在移居行星表面完全没有海洋，剩下的20%左右是纯粹的海洋世界。

研究人员通过模拟行星地幔中的水与行星借助板块构造完成的土地循环之间的关系得出了这一结论。


“我们人类在地球上享有陆地和海洋的平衡，”瑞士国际空间科学研究所执行主任、研究小组成员蒂尔曼·斯波恩在一份声明中表示，“人们往往默认第二个宜居星球会和地球很相似，但我们的建模结果表明事实并非如此。”


结果表明，地球的陆地海洋比（1:3）可以保持平衡，但对于大多数行星来说，这个比例很容易被打破，最终变成表面大部分陆地或大部分海洋的情况。斯波恩和德国波茨坦气候影响研究所的博士后研究员丹尼斯·霍宁得出的结论是，这个临界点最有可能在行星内部冷却到接近地幔温度时发生，在这个情况下，地壳附近的温度为2,570华氏度（1,410摄氏度），更深处的温度高达6,700华氏度（3,700摄氏度）。地幔处于这个温度时，构造板块边界上的俯冲带在陆地上循环水的能力决定了行星表面由陆地还是海洋主导。


大约25亿年前，太古代末期，地球达到了这些条件，我们的星球找到了我们今天生活的微妙平衡。然而，数十亿年来，即使地球的精细平衡也不稳定，尽管我们没有注意到它，因为变化率很小，斯波恩说。其他行星可能会更早达到这个临界点。

斯波恩说：“在地球板块构造的引擎中，内部热量驱动地震、火山和造山等地质活动，并导致大陆板块的生长。另一方面，土地侵蚀是大气和行星内部之间一系列水循环的一部分。我们对这些循环原理建立的数值模型表明，当今的地球可能是一颗特殊的行星。”


1990 年航海者 1 号看到的地球。一个“淡蓝色的点”。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）

斯波恩和霍宁还考虑了其​​他因素，例如二氧化碳（一种温室气体）的释放如何促进碳硅酸盐循环，它像是地球数百万年控制气候的长期恒温器。他们发现，虽然在其他条件相同的情况下，陆地和海洋共同主导的行星是宜居的，并且温度相似，它们的生命形式和气候可能也与地球没有太大不同。

“他们的动植物群可能非常不同，”斯波恩说。


模型表明，陆地面积不足10%的以海洋为主的行星可能会是温暖潮湿的热带气候，而表面被海洋覆盖率不到30%的以陆地为主的行星环境则可能比其他海洋主导的行星更冷、更干燥、更恶劣。在这些以陆地为主的行星上，寒冷的沙漠将遍布整个大陆，巨大的冰川和冰原也会很常见。


然而，斯波恩和霍宁的结果与其他研究小组的结果略有不同。例如，据Space.com此前的报道，多伦多大学的伊芙琳·麦克唐纳进行的一项研究发现，对于潮汐锁定的行星，陆地占比越高，总体平均表面温度就越高。东京大学的阿部裕在2011年领导的著名陆地行星研究发现，与“水世界”相比，陆地主导的行星可以在距恒星更远的距离内保持宜居状态，它们地表结冰的速度也不会过快——毕竟冰雪的水少了。另一方面，阿部的研究以及其他人的研究同意斯波恩和霍宁的结论，即陆地主导行星比类地行星或富含水的行星更为常见。

因此，天文学家不应该寻找卡尔·萨根主张的典型“淡蓝点”，而应该在宜居带中寻找“淡黄点”。

BY: Keith Cooper

FY: Ludwig_XU

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