科学家们有了新工具来估计行星表面下可能隐藏了多少水

在寻找宇宙其他地方的生命时，科学家们传统上一直在寻找表面有液态水的行星。但是，行星上的大部分水不像海洋和河流那样流动，而是被锁在其内部深处的岩石中。

剑桥大学的科学家们现在有了一种方法来估计一颗岩石行星可以在其地下水库中储存多少水。人们认为，这种深藏在矿物结构中的水可能有助于行星从最初的火热诞生中恢复过来。

研究人员开发了一个模型，可以预测行星内部富含水的矿物质的比例。这些矿物质就像海绵一样吸收水，这些水随后会回到地表并补充海洋。他们的结果可以帮助我们了解行星在早期的高温和辐射后如何变得适合居住。

围绕M型红矮星(银河系中最常见的恒星)运行的行星被认为是寻找外星生命的最佳地点之一。但这些恒星的青春期特别暴躁——释放出强烈的辐射，炸毁附近的行星并烘烤它们的地表水。

我们太阳的青春期相对较短，但红矮星在这个焦虑的过渡时期度过的时间要长得多。结果，它们翼下的行星遭受了失控的温室效应，它们的气候陷入混乱。

“我们想调查这些行星在经历了如此动荡的成长之后是否能够自我修复并继续拥有地表水，”该研究的主要作者、博士克莱尔吉蒙德说。剑桥大学地球科学系学生。

这项发表在《皇家天文学会月刊》上的新研究表明，一旦行星的主恒星成熟并变暗，内部水可能是补充液态地表水的可行方法。这些水很可能是由火山带上来的，并与其他赋予生命的元素一起以蒸汽的形式逐渐释放到大气中。

他们的新模型使他们能够根据行星的大小和其主恒星的化学性质来计算行星的内部水容量。吉蒙德说：“该模型根据这些矿物质及其将水吸收到其结构中的能力，为我们提供了一个行星在深处可以携带多少水的上限。”

研究人员发现，行星的大小在决定它能容纳多少水方面起着关键作用。那是因为行星的大小决定了构成它的载水矿物的比例。

行星内部的大部分水都包含在被称为上地幔的岩石层中——它位于地壳的正下方。在这里，压力和温度条件恰好适合形成可以吸水的蓝绿色矿物，称为瓦兹利石和尖晶橄榄石。这个岩石层也在火山的范围内，火山可以通过喷发将水带回地表。

新的研究表明，较大的行星——大约是地球的两到三倍——通常具有较干燥的岩石地幔，因为富含水的上地幔占其总质量的比例较小。

结果可以为科学家提供指导，帮助他们寻找可能存在生命的系外行星，“这可以帮助改进我们对首先研究哪些行星的分类，”剑桥大学地球科学研究所和研究所联合成员奥利弗·肖特尔说。天文学。“当我们寻找最能容纳水的行星时，你可能不希望有一颗比地球大得多或小得多的行星。”

这些发现还可以加深我们对行星(包括金星等离地球较近的行星)如何从贫瘠的地狱景观转变为蓝色大理石的理解。金星的大小和体积成分与地球相似，其表面温度徘徊在450oC左右，其大气中含有大量二氧化碳和氮气。40亿年前，金星表面是否存在液态水，这仍然是一个悬而未决的问题。

肖特尔说：“如果真是这样，那么金星在围绕着炽热的太阳诞生后，一定找到了一种冷却自身并重新获得地表水的方法，它有可能利用内部水来做到这一点。”