江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？

#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
【#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？】本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛 。
简介：板块构造并不是行星宜居的必要条件 。 在找寻宜居星球时 ， 往往会考虑二氧化碳因素 。 其中 ， 板块运动形成的火山被视为重要因素 。 但构造模型研究显示 ， 即使没有板块运动 ， 在一个巨型地壳上 ， 也可以使星球保持足够的温度 ， 只是没那么长而已 。
相较而言 ， 产热元素被考虑作为行星宜居的更好标志 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
长远来看 ， 即使是没有出现板块运动的行星 ， 其仍可产生足够的热能以维持生命存在 。 图源：NASA 。
来自美国宾夕法尼亚州立大学的地球科学的科学家们的研究表明 ， 板块运动事实上并不是行星宜居的必要条件 。 宇宙中 ， 可能有比目前人们所认为的还要多的宜居行星存在 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
美国宾夕法尼亚州立大学 。 图源：usaedu 。
【#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？】当科学家们探索宜居行星或地外文明时 ， 往往会在大气层中搜寻可作为“生命信号”的二氧化碳 。 究其原因 ， 二氧化碳量的增加 ， 导致产生温室效应 ， 从而促使行星热量增加 。 同时大气中的碳元素也会达到地表下 ， 然后再通过自然力以碳化物的形式重返大气 ， 完成碳循环 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
地球上碳循环示意图 。 通过火山活动或生物的呼吸作用等释放二氧化碳（CO2）到大气 ， 再经过风化作用等将碳沉积下来 。 周而复始 ， 即完成碳循环 。 图源：image.baidu 。
地球科学副教授布拉德福德·福利（Bradford Foley）介绍道：“火山运动将这些气体重新带回大气中 。 然后 ， 通过风化作用 ， 又会将大气中的二氧化碳牵引到岩石中 ， 二氧化碳在岩石中以沉积物的形式保存下来 。 当释放和吸收二氧化碳的这两个过程达到平衡时 ， 二氧化碳量将在一定水平上保持稳定 。 这样一来 ， 气候保持温和 ， 也就适合人类居住了 。 ”
地球上的火山爆发大都发生在地壳构造板块的边界上 ， 科学家们相信这是生命存在所需的条件之一 。 而对于靠板块碰撞将构造板块推入地表下的俯冲带来说 ， 其可通过将碳元素推入地幔 ， 从而推动碳循环的进行 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
俯冲带主要的输入、产出、流体、岩浆通道以及岛弧地壳结构示意图 。图源：adearth 。
没有板块运动的行星被称为“停滞盖行星（stagnant lid planets）” 。 在这些行星上 ， 地壳如同一个巨大球壳一般 ， 而非零散分散地置于地幔上方 。 一般认为 ， 相较于有板块运动的行星 ， 这些行星在宇宙中的更加普遍地存在着 。 事实上 ， 地球也确实是当下确定的唯一具有板块运动的行星 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
地球板块构造示意图 。 图源：zjfw 。
福利和另一位地球科学副教授安德鲁·山姆耶（Andrew Smye）现已制造出一种模拟行星生命循环的计算机模型 。 基于初始热量平衡 ， 或行星形成时出现的热量或产热元素含量 ， 他们就可以预估气温稳定时的热量 。 一些元素在衰变时会产热 。 例如 ， 元素铀在衰变时会产生钍和热量 ， 而钍在衰变时又会产生钾和热量 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
火山（如埃特纳火山）是板块运动后的产物 ， 其对于促使二氧化碳重返大气进行碳循环来说 ， 是十分重要的 。 资料来源：NASA/D. Giannobile 。
研究者发现 ， 在改变行星的大小和化学成分进行数百次模拟后 ， “停滞盖行星”可存在液态水几十亿年 。 在最极端条件下 ， 这种行星可让生命存活40亿年 ， 接近现在的地球寿命 。
“停滞盖行星内仍有火山在起作用 ， 但由于没有足够多的循环做支持 ， 它的活跃期比有板块运动的行星的更短 。 ” 山姆耶（Smye）说道：“火山爆发导致出现很多岩浆流 ， 随着时间的推移 ， 它们就像蛋糕层一样 ， 会一层层地沉积下来 。 岩石和沉积物温度越高 ， 表示它们沉积得越深 。 ”
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
研究者们还发现 ， 在足够高的热量和压力作用下 ， 二氧化碳气体会从岩石里逸出 ， 以特有的排气方式到达地表 。 山姆耶（Smye）介绍道 ， 同样的排气方式在俯冲断裂带上含水时也可发生 。
福利介绍道 ， 基于行星中达到一定水平的那些产热元素的种类和产热能力 ， 这种排气方法可以更有效 。
#宜居行星#要想生生不息，生命基“碳”运行的热源，究竟是什么？
BD+20 1790b号行星运行想象图 。 对年轻行星的探测将有助于研究行星演变的早期阶段 。 而BD+20 1790b作为一颗年轻的太阳系外行星 ， 其所围绕旋转的恒星非常活跃 ， 也较难探测 。 图源：qdn 。
他还说道：“为使行星不被冰封 ， 行星中需含有足够的二氧化碳 ， 这就有一个最佳范围 ， 但也不表示 ， 就不能依靠风化作用来吸收大气中的二氧化碳 ， 从而保持气温了 。 ”根据该研究模型 ， 这些行星模型中存在产热元素含量远远多于行星宜居所需 。
山姆耶（Smye）最后介绍道：“从这项研究中 ， 可得到一个有趣的观点：要获得行星宜居带 ， 行星的初态成分或大小是十分重要的 。 所以说 ， 早在行星诞生之初 ， 它的命运就早已注定 。 ”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: 解茫号
author: Lee Cavendish
如有相关内容侵权 ， 请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权 ， 并注意保持完整性和注明出处


    推荐阅读


    上一篇：「医用口罩」身穿警服持枪打劫！10万个医用口罩

    下一篇：美国媒体：耿爽：如果哪家美国媒体有意见，可去向美国政府提