行星在其旋转轴上相对于其围绕恒星的轨道平面倾斜的方式（我们称之为“轴向倾斜”）可能是复杂生命出现的关键。
根据一项新的研究，像地球一样适度的轴向倾斜有助于增加氧气的产生，这对我们所知的生命至关重要 - 而倾斜度太小或太大的行星可能无法产生足够的氧气让复杂的生命蓬勃发展。
“最重要的是，轴心适度倾斜的世界可能更有可能进化出复杂的生命，”行星科学家斯蒂芬妮·奥尔森说普渡大学的。 “这有助于我们缩小对宇宙中复杂、甚至智慧生命的搜索范围。”
当然，生命可能会在我们已知的地球参数之外出现，但这个淡蓝色的点是我们唯一确定拥有生命的世界。因此，相应地对我们的搜索进行建模是很方便的。
当在银河系其他地方寻找宜居世界时，我们首先要寻找的是：它是否像地球一样相对较小且由岩石组成？它绕恒星运行的距离是否称为宜居带，即不太热也不太冷、温度允许表面存在液态水的宜居区？
这些问题很好，但生命出现的影响因素可能要复杂得多。
例如，磁场的存在被认为非常重要，因为它可以保护行星大气层免受恒星风的影响。行星轨道的偏心率，以及其他行星是什么样的系统中存在的也可能是关键。
奥尔森和她的团队进行了更细致的研究，观察氧气的存在和产生。具体来说，地球上可能影响光合作用生命产生的氧气量的条件。
大多数生物（虽然不是全部）在地球上需要氧气呼吸- 没有它我们就活不下去。然而早期地球的氧气含量很低。我们的大气层在大约 2.4 至 20 亿年前才变得富含氧气，这一时期被称为大氧化事件。这是由热潮引发的蓝细菌，它以代谢废物的形式排出大量的氧气，从而促进了多细胞生命的兴起。
奥尔森和她的团队试图通过建模来了解蓝藻繁衍生息的条件是如何产生的。
“该模型使我们能够改变白天长度、大气量或陆地分布等因素，以了解海洋环境和海洋中产氧生物的反应，”奥尔森解释说。
他们的模型表明，有几个因素可能会影响海洋中营养物质的运输，从而导致蓝细菌等产氧生物的增加。
随着时间的推移，地球自转速度减慢，日子延长了，大陆形成并迁移。研究人员发现，这些变化都可能有助于增加氧气含量。
然后他们考虑了轴向倾斜。地球的轴并不完全垂直于其围绕太阳的轨道平面；它与垂直方向倾斜 23.5 度 - 想象一下桌面地球仪。
这种倾斜就是我们有季节的原因——远离或朝向太阳的倾斜会影响季节变化。季节性温度变化也会影响海洋，导致对流混合和洋流，以及营养物质的可用性。
因此，在该团队的研究中，轴向倾斜对氧气产生产生显着影响也许并不奇怪。
“在我们的模型中，更大的倾斜增加了海洋中光合氧气的产量，部分原因是提高了生物成分的回收效率，”行星科学家梅根·巴尼特解释说芝加哥大学的。
“其效果类似于使维持生命的营养物质数量增加一倍。”
但有一个限制。天王星，例如，是与垂直线倾斜 98 度。这种极端的倾斜会导致季节性对于生命来说可能过于极端。轻微的倾斜也可能无法产生足够的季节性来促进适当水平的养分供应。这表明轴向倾斜也可能存在一个金发姑娘区——既不太极端，也不太小。
这是我们可以用来帮助缩小银河系其他地方可能存在我们所知道的生命的行星范围的另一个参数。
“这项工作揭示了包括行星季节性在内的关键因素如何增加或减少从太阳系外生命中获取氧气的可能性，”生物地球化学家蒂莫西·莱昂斯说加州大学河滨分校。
“这些结果肯定有助于指导我们寻找那种生命。”
该研究已在2021年戈德施密特地球化学会议。
