银河系“生命行星”扩展到600亿颗

有个胖子他姓杨

科学家迄今为止发现了数十颗潜在的宜居行星，生命可能在宜居的行星诞生和成长，宇宙充斥了支持生命活动的宜居行星，科学家估计银河系至少有600亿颗适宜生命条件的行星，有些生命行星伴随在微弱光芒的红矮星周围。NASA的开普勒行星搜索器收集了观测数据，科学家经过数据分析推算，在每一颗红矮星的宜居带内有一颗地球尺度的行星，红矮星是宇宙中最常见的一类恒星，在仔细分析了系外行星覆盖的气体云的特性之后，科学家将宜居行星的数量提高了两倍。
芝加哥大学地球物理学系组成了一支科学团队，助理教授多里安·阿博特担任团队的负责人，他解释了宜居行星数量大幅上升的原因，行星上空的气体云反射了太阳光线，阻挡了一部分恒星的辐射热量，行星表面的温度随之下降。行星上空的气体云吸收了行星表面的红外线辐射，温室效应提升了行星表面的温度，气体云对行星表面起到了恒温器的作用。恒星宜居带是在恒星外侧的一个温度适合的区域，岩体行星在宜居带内能够保持表面的水分，液态水的存在是生命成长的必要条件。
在恒星系Gliese581的情形中，一颗拥有气体云和表面水分的行星在一颗红矮星的周围转动，芝加哥大学和西北大学的研究人员证实，在宜居带内绕红矮星转动的行星数量比之前的估计高出很多。一颗行星太靠近主恒星，行星表面的水分会完全蒸发，反之，一颗行星太疏远主恒星，行星表面的水会彻底冰冻。红矮星比太阳的光线更加昏暗，温度更低，红矮星周围宜居带的环境舒适而温暖。西北大学的博士后研究员尼古拉斯·考恩进行了计算，在接受同样数量的热量辐射时，地球在太阳周围的轨道需要转动一天，一颗低质量的行星在矮星周围的轨道需要转动一个月到两个月。



在红矮星周围的轨道转动了一颗温暖而宜居的行星，该行星距红矮星太近时，它将会对宜居行星产生“潮汐锁定”，宜居行星的“向阳一面”始终朝向主恒星，好像月球的“向地一面”始终朝向地球，红矮星周围宜居行星的“向阳一面”受到“阳光”的永恒照射。在矮星周围宜居行星的表面可能有液态的水，科学家使用新一代的詹姆斯·韦伯太空望远镜，可能探测到行星表面的液态水。经过模拟的白色气体云团覆盖在被潮汐锁定的蓝色行星的上空，芝加哥大学和西北大学的研究人员使用全球气象系统模型，研究了天文学中的宜居带问题。
通过使用3D技术，科学团队模拟了行星上空的“气体云效应”，红矮星对周围的行星产生了“潮汐锁定”，气体云中的气体和湿气向被“潮汐锁定”行星的一面聚集，在朝向主恒星的行星上空形成了高反射性的气体云层，永恒处在正午位置行星的表面覆盖了气体云层，在气体云层和行星表面之间出现强烈的对流现象，气体云对行星表面的温度产生了调节效应，宜居带内侧变得凉爽，相当于扩大了宜居带的范围，更多行星可能进入主恒星的宜居带，宜居行星的数量由此被放大了数倍。气体云的温室效应使得靠近主恒星的行星表面能够保持充足的液态水。



西北大学的天体物理学家考恩组织一支了跨学科的科学团队，专门研究了气体云的调节效应和对宜居行星的影响。银河系内的大多数行星绕红矮星的轨道转动，气体云发挥了恒温器的功能。不一定非得到遥远的太空搜寻宜居的行星，温暖而舒适的宜居行星在银河系的分布数量超乎想象。科学团队通过严格的计算机模拟精确分析了气体云的特性和影响，过去几十年，科学家模拟和计算过位于宜居带的系外行星，绕主恒星转动的行星可能保持了表面的水分，然而，过去的模拟和计算没能考虑气体云效应，限定或缩小了宜居带的范围。
气体云团对地球气候产生了重要影响，太阳光被反射到地球上空，气体云降低了地球表面的温度。地表吸收和重新释放了红外线辐射热量，气体云提高了地球表面的温度。气体云团不会仅有反射机制，否则，地球表面将是一个冰雪的世界。气体云团不会仅有吸收和重新释放红外线的机制，否则，地表水分在温室效应作用下将会干枯，好像在金星表面发生的情形。芝加哥大学的多里安·阿博特、杨军和西北大学的尼古拉斯·考恩认为，可以检验系外行星的气体云效应，新一代的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能承担这项使命。
科学团队首次使用了三维图像技术，模拟和计算了行星的气体云团效应。科学家过去使用了一维图像技术，模拟了位于宜居带的系外行星的特性，他们主要考虑了“垂直维度”或行星上空的温度随高度不同而发生的变化，过去的模拟和计算方式没有加入气体云对行星宜居带的影响。科学团队使用的分析模型与气象学家使用的地球气候预报模型基本相同。科学团队在芝加哥大学构建了由216台计算机组成的网络系统，用几个月时间处理了模拟数据，《天体物理学通讯》发布了细节性的研究成果。



（编译：2021-7-5）