当我们在银河系中寻找生命时,我们的努力基于我们所知道的。 到目前为止,我们只知道一颗行星产生了生命——我们的行星——因此我们在距主星特定距离范围内寻找类地岩石世界,以达到适宜居住的温度。
但这并不意味着生命不存在于不太像地球的行星上。 现在,一组天文学家已经确定了一类可能会产生丰富成果的行星——覆盖在全球海洋中、大气层富含氢的系外行星,可能存在我们所知的生命。
在行星调查中,此类系外行星比岩石行星数量更多,这意味着它们可能是寻找外星生命的沃土。 研究人员将它们称为“Hycean”世界。
剑桥大学天文学研究所的天文学家 Nikku Madhusudhan 告诉《ScienceAlert》:“这些星球海洋中的一些条件可能与地球海洋中的宜居条件相似,即相似的温度和压力、液态水的存在和来自恒星的能量。”
“还有很多悬而未决的问题,但这只是现阶段的初步猜测。我们的假设是,如果微生物水生生命能够以与地球上相同的方式在这些海洋中形成,那么一些生物特征也可能是常见的。”
迄今为止,近 4,500 颗系外行星已经在更广阔的银河系中被识别和证实。 来自开普勒行星搜寻太空望远镜的数据表明,最常见的系外行星类型是我们在太阳系中甚至不存在的一种 -迷你海王星,大约是地球半径的 1.6 倍到 4 倍。
显然,它们比我们的冰巨星海王星小,但高于岩石行星和气态行星之间的阈值。 这种大小和成分导致了像海王星一样富含氢的厚厚大气层,并且其下方可能存在液态海洋。
先前的研究表明,这些世界的压力太大,无法维持我们所知的生命。 但去年,Madhusudhan 和同事发表论文在迷你 Neptune K2-18b 上。 他们发现了一系列条件,在这些条件下这个世界实际上可以居住。
现在,他们扩展了之前的研究,定义了迷你海王星可以支持生命的参数。
Madhusudhan 和他的团队发现,海西亚世界的大小可达地球的 2.6 倍,质量可达地球的 10 倍。 它们与主恒星的距离范围也更大,生命可以在其中生存——我们称之为宜居带。 海星系外行星距离其恒星非常近,以至于大气温度达到近 200 摄氏度(近 400 华氏度),或者在这个距离上,岩石行星会变得过于冰冷。
“由于分子氢(H2)使得这颗行星可以距离恒星很远,但表面仍然具有温暖的宜居条件,”马德胡斯坦解释道。
“另一方面,对于类似地球的大气层来说,主要的温室气体,如 H2氧气和二氧化碳2在较短的距离内结冰,使表面结冰而不适合居住。”
由于这个广阔的宜居带,即使在“海星”行星类别中,也存在着很大的多样性。
距离恒星如此之近以至于被潮汐锁定的世界,其一侧始终面向恒星,将被归类为“黑暗海西亚”系外行星,生命只能在远离热量和辐射的夜间生存。 “冷海西亚”世界是那些距离较远的世界,在那里它们接收到的光、热量和辐射相对较少。
这些参数的定义意味着未来的工作可以观察这些世界的大气以尝试识别生物特征? 大气中的化合物可能是生命的迹象。
这些包括、氧气和甲烷,但在海星世界上,大气中没有那么多氧气,其他化合物,如氯甲烷和二甲硫醚,可能表明生命的存在。
马杜苏丹在一份新闻声明中说:“本质上,当我们寻找这些不同的分子特征时,我们一直关注与地球相似的行星,这是一个合理的起点。”
“但我们认为海星行星提供了更好的机会发现一些微量生物特征。”
在他们的论文中,该团队列出了一些我们可能会在海星世界上看到的生物标记。 当系外行星经过我们与其恒星之间时,当光谱中某些波长的光被大气增强或阻挡时,就可以检测到这些现象。
这些波长落在哪里是一个化学特征,它告诉我们什么元素或化合物会导致这种效应。
由于迷你海王星拥有如此厚的大气层,因此这应该比岩石行星的稀薄大气层更容易实现。 今年晚些时候发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够很好地执行这项任务,但目前正在运行的其他几台仪器将能够进行侦察观测,例如确定微型望远镜中是否存在水。海王星的气氛。
同时,在等待望远镜时间的同时,还有更多的理论工作需要进行。 但它看起来非常有前途。
马杜苏丹告诉《ScienceAlert》:“这是我们在其他地方寻找生命的全新途径,并为在几年的时间内探测系外行星上的生命提供了重大希望。”
该研究发表于天体物理学杂志。