“宜居带”这一术语的定义十分宽泛，在我们探索系外行星的时代，它有一定的用途。但是，我们对系外行星了解得越多，我们就越需要对宜居带有一个更细致的定义。

植被如何影响系外行星的气候

新研究表明，植被可以扩大任何拥有植物生命的系外行星的宜居带。

太阳系中的每个物体都有反照率。它是物体反射回太空的星光量的测量单位。在我们的太阳系中，土星的卫星土卫二因其光滑、冰冻的表面而具有最高的反照率。它的反照率约为0.99，这意味着到达它的太阳能量约有99%被反射回太空。

太空中有许多暗色物体的反照率都较低。有人说土星的另一颗卫星土卫八的反照率最低。

地球是唯一的活行星，其反照率约为0.30，这意味着它将30%的到达太阳光反射回太空。许多因素都会影响反照率。冰盖量、大气中的云层、陆地覆盖与海洋覆盖，甚至植被等因素都会影响地球的反照率。

我们生活在一个系外行星探索的时代。目前，我们已经知道5,000多颗已确认的系外行星，还有更多的行星正在被探索。虽然所有行星在科学上都很有趣，但我们对可能适宜居住的系外行星特别感兴趣。

一组意大利研究人员正在通过植被和反照率的视角研究系外行星的宜居性。他们的研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上，题为“植被反照率对类地系外行星宜居性的影响”。主要作者是意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台的博士后研究员EricaBisesi。

研究人员在论文中写道：“植被可以通过查尼机制改变行星表面的反照率，因为植物通常比大陆裸露的表面更暗。”与拥有裸露大陆的死行星相比，如果与类似恒星的距离相同，则拥有植被覆盖的系外行星应该更温暖。

查尼机制以美国气象学家朱尔·查尼的名字命名，许多人认为他为现代气象学之父。查尼机制是植被覆盖与降雨之间的反馈回路。

在他们的工作中，研究人员更新了类似地球的表面温度模型，以包括两种动态竞争的植被：草原和森林，其中包括幼苗阶段和成熟阶段的森林。

“对于裸露花岗岩大陆的世界，植被反照率反馈效应是提高平均地表温度，”作者解释道。“由于草和树的反照率不同，它们对温度的影响程度也不同。”

由于草和树对反照率的影响不同，植被对行星反照率的影响与它们动态竞争的结果有关。“植被引起的反照率变化扩大了宜居带，并提高了行星整体的宜居性，使其超出了传统的外缘，”作者写道。

研究人员考虑了四种情况：

完全的树木优势(森林世界)。

完全的草类优势(草原世界)。

樹/草共存。

双向世界

在双向世界中，植被会汇聚为草原或森林，具体取决于初始植被的比例。在这些世界中，跨纬度的种子传播扩大了森林和草原共存的区域。

研究人员发现，植被覆盖会降低行星的反照率，使气候变暖，从而推动宜居带的外部边界。然而，他们也得出了更具体的结果。

他们发现树木和草类之间动态竞争的结果影响了植被在纬度上的分布。“实现的温度-植被状态不是强加的，而是从植被-气候系统的动态中产生的，”他们解释道。

研究人员提出了“伪地球”的概念。伪地球在所有纬度上都有恒定比例的海洋，影响着大陆和植被表面相对于赤道的分布，而太阳的大部分能量都照射在赤道上。

这项研究的图表显示了不同植被状况如何使拟地球的液态水宜居指数向外移动。它基于所有纬度带的海洋均匀分布。图片来源：Bisesi等人，2024年。

研究人员还研究了一个假设的干燥伪地球。在这个地球上，海洋覆盖率仅限于30%，而地球和伪地球的海洋覆盖率均为70%。

模拟的干燥伪地球的海洋覆盖率比地球要低，这意味着可供植被覆盖的表面积更大。图片来源：Bisesi等人，2024年。

研究团队就植被覆盖、反照率和宜居性得出了一些结论。

行星上的大陆越多，植被对气候变暖的影响就越大。当模拟结果显示世界以草为主时，植被对气候变暖的影响较弱，因为草可以提高反照率。当模拟结果显示世界以森林为主时，植被对气候变暖的影响较大。

研究人员的关键观点是，这一切都不是静态的。结果是由草原和森林对资源的竞争所驱动，而这又是由每个纬度带的平均温度所驱动。“因此，一般来说，实现的温度-植被状态不是强加的，而是从植被-气候系统的动态中产生的，”他们解释说。

这在干燥的伪地球上尤其明显。由于陆地覆盖面积如此之大，植被对反照率和气候的影响更大。“然而，海洋部分不能太小，因为在这种情况下，整个水文循环都可能被改变，”研究人员补充道。

总体而言，植被对反照率和气候的影响很小。但我们不能忽视它对宜居性的影响。宜居性取决于无数因素。

这个问题很复杂，比如在草原和森林共存的星球上，恒星光度和轨道变化等外部因素可以得到缓冲，这取决于大陆的位置以及其植被对反照率的影响程度。

作者认为他们的工作是本期的基础第一步。他们只包括某些类型的草原和森林，没有包括水的相对可用性，也没有包括大气中的二氧化碳浓度。

“这里探索的动态是极其简化的，仅代表了分析植被宜居性相互作用的第一步。”他们写道。“未来的工作还将包括一个简化的碳平衡模型，用于行星宜居性研究。”

他们写道：“这项努力应该被视为一项研究计划的第一步，该计划旨在将已知的地球主要气候植被反馈纳入系外行星宜居性评估。”