对宜居行星的搜索不断扩大

在这个区域形成的世界——围绕一颗可能构成行星的中心恒星旋转的尘埃盘——可能具有与地球截然不同的富含挥发性碳化合物的表面。

据领导这项研究的泰德伯金说，这些行星也富含有机碳，但水资源匮乏，该研究的成员包括地球化学家、行星科学家、天体化学家和系外行星专家。

当我们寻找类地行星时，我们不仅对看起来像我们的天体特别感兴趣，而且对那些由与我们相似的过程形成的天体特别感兴趣。

目前的岩石系外行星模型是使用类似地球的大气条件和整体成分构建的，包括由碳基构建块和水形成的对生命至关重要的分子。

这些模型还关注行星形成盘内称为冰线的区域，这些区域距离盘的中心恒星足够远，标志着水或其他关键分子从气相转变为固相的位置。

像我们的星球一样，陆地世界是由固体形成的。长期以来，人们一直认为地球的质量只含有大约0.1%的水，它一定是在水冰线内形成的。

但伯金说，这种模式可能过于有限。为了扩大对宜居行星的搜索，Bergin和他的研究团队提出了一个新模型，该模型考虑了烟灰线，即更靠近太阳系恒星的边界。

在这个边界和恒星之间，固体中的有机化合物从固体中升华成气体。考虑到这个区域还包括可能比地球含有更多碳的岩石行星，这引发了关于这对这类行星的宜居性意味着什么的问题。

跨学科研究小组的研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上。

“它为我们寻找宜居性增加了一个新的维度。它可能是消极的方面，也可能是积极的方面，”伯金说。“这很令人兴奋，因为它会带来各种无穷无尽的可能性。”

正如地球缺水一样，它也缺碳，伯金说。在形成时，它可能在行星形成材料中每100个可用碳原子中只接收到1个碳原子。天文学家认为烟灰线解释了为什么地球的碳含量如此之少。

如果地球的构造块是在烟尘线内形成的，那么温度和太阳辐射会破坏形成这颗年轻行星的物质，将富含碳的化合物转化为气体，并限制向正在形成的地球供应的固体中的碳。

该团队的模型对在烟灰线和水冰线之间诞生的其他行星的形成进行了理论化。

伯金说，这样一个世界似乎不存在于我们的太阳系中，但我们的太阳系并不代表其他恒星周围大多数已知的行星系统。这些其他行星系统看起来完全不同。

他说，他们的行星离太阳更近，而且体积更大，大小从超级地球到迷你海王星不等。

“这些要么是大岩石，要么是小型气态巨行星——这是最常见的行星系统类型。所以也许，在银河系外的所有其他太阳系中，存在着我们之前没有认识到的大量天体，它们的内部含有更多的碳。这样做的后果是什么?”伯金说。

“这对宜居性意味着什么需要探索。”

在他们的研究中，该团队模拟了当碳含量为0.1%和1%的富含硅酸盐的世界和在烟灰线区域形成可变水含量时会发生什么。

他们发现，这样一颗行星会通过一种称为除气的过程形成富含甲烷的大气层。在这种情况下，富含硅酸盐的行星中的有机化合物会产生富含甲烷的大气层。

甲烷的存在通过与恒星光子的相互作用为雾霾的产生提供了肥沃的环境。这类似于我们太阳系土卫六中甲烷产生的雾霾。

“在这个区域诞生的行星，存在于每个行星形成盘系统中，将从它们的地幔中释放出更多的挥发性碳，”伯金说。

“这很容易导致雾霾的自然产生。这种雾霾已经在系外行星的大气层中被观察到，并且有可能改变我们认为可居住世界的微积分。”

行星周围的雾霾可能是该行星地幔中含有挥发性碳的标志。伯金说，在行星的地幔中，更多的碳(生命的支柱)意味着该行星有机会被认为是宜居的——或者至少值得再看一眼。

“如果这是真的，那么可能存在一类具有丰富挥发性碳的雾霾行星，这对宜居性意味着什么需要探索，”他说。

“但还有另一个方面：如果你有一个地球大小的世界，那里的碳含量比地球还多怎么办?这对宜居性和生活意味着什么?我们不知道，这很令人兴奋。”