宇宙是一个非常奇怪和多样化的地方。我们才刚刚开始触及可能发生的事情的表面。例如,想象我们的太阳系显示出整个色域是愚蠢的。行星多样性。
事实上,我们知道它不。但我们的探测技术还不够先进,不足以让我们特别详细地观察系外行星(太阳系外的行星)。根据新的研究,这种类型的系外行星可能就像巨大的宇宙蛋。
这些系外行星将有一个单一的、融合的、薄而脆的岩石圈– 最外层的行星层 – 几乎没有地形:就像一个包围行星内部的蛋壳。因为这个岩石圈是一个完整的部分,所以这些蛋壳世界不会有板块构造;反过来,这可能会限制它们的宜居性。
这一发现可能会增加一个参数,以完善我们对银河系中宜居世界的搜索。
“了解一个世界是否存在板块构造的可能性是一件非常重要的事情,因为板块构造可能是一个大型岩石行星适宜居住所必需的,”行星地质学家保罗·伯恩说圣路易斯华盛顿大学。
“因此,当我们谈论在其他恒星周围寻找类似地球的世界以及当我们总体上描述行星的可居住性时,这一点尤其重要。”
因为我们无法解析系外行星的表面细节——至少目前还不能——天文学家已经找到了其他方法来尝试探索太阳系之外可能存在的世界范围。
这通常采用模拟和建模的形式。我们知道某些特征在形成系外行星方面发挥着重要作用,例如大小、年龄、成分、内部温度以及与主恒星的距离;通过改变模型中的这些特征,行星科学家可以获得一系列可能的系外行星形态。
伯恩和团队想知道哪些参数在确定系外行星岩石圈的厚度方面发挥了作用。这可以揭示一系列其他特征,因为岩石圈的厚度在决定岩石圈是否能够支撑山脉,或者是否足够灵活以支持构造俯冲(其中一个板块的边缘弯曲并滑到另一个板块下方)方面发挥着重要作用。
构造俯冲发挥着重要作用在维持地球气候方面,因此被认为非常重要(尽管可能不是绝对必要) 的宜居性。因此,如果我们能够弄清楚一颗系外行星是否符合俯冲岩石圈的参数,我们就可以将该信息纳入我们对宜居世界的搜索中。
我们认为系外行星适合居住的主要特征之一是如果世界是岩石的,就像地球一样,或者。因此,研究人员从一个普通的、岩石的、地球大小的世界开始。从那时起,他们运行了数千个模型,调整参数并分析结果。
这些结果揭示了蛋壳系外行星可能是如何形成的。
“表面温度是控制脆性层厚度的主要因素:较小和较老的行星通常具有厚的脆性岩石圈,类似于那些和火星,而更大、更年轻的行星则拥有更薄的脆性岩石圈,可能与金星低地相当,”研究人员在论文中写道。
“但这些参数的某些组合会产生具有极薄脆性层的世界。我们预测,此类天体的地形几乎没有升高,挥发性循环和风化也有限。”
研究小组确定,这些系外行星很可能类似于金星的低地。金星表面温度平均约为471摄氏度(880 华氏度)。这些灼热的温度意味着,在低地等地区,金星岩石圈非常薄,导致地形平坦、或多或少没有特征。
这些结果为未来寻找宜居世界的人提供了一个计算系外行星岩石圈厚度的框架,我们知道系外行星的质量、大小和表面温度。蛋壳系外行星应该是超级地球,它们要么非常年轻,具有从内部加热系外行星的放射性元素,靠近恒星,要么具有失控的温室效应,如金星。
“我们在这里列出的本质上是一个操作指南,或者说方便手册。如果你有一颗给定大小、距恒星给定距离、给定质量的行星,那么根据我们的结果,你可以对各种其他功能的一些估计,”伯恩说。
“最终,我们希望帮助确定使世界适合居住的特性。不仅仅是暂时的,而是长期适合居住的,因为我们认为生命可能需要一段时间才能开始并变得可持续。”
该研究发表在地球物理研究杂志:行星。