当我们考虑在地球以外寻找生命时,特别是在系外行星上,我们立即想要寻找下一个地球,或地球2.0。我们想要一颗系外行星,它在恒星的宜居带(HZ)内围绕恒星运行,并拥有广阔的液态水海洋和充足的土地可供环绕。像这样的系外行星肯定有生命,对吧?但是如果我们在错误的地方寻找呢?如果我们在不具备上述特征的系外行星(即地球2.0)上发现生命怎么办?

在高度偏心的系外行星上寻找生命

这是因为已经观察到一些系外行星在一些非常不稳定的轨道上围绕它们的母星运行,这些轨道被称为高度偏心轨道,即非圆形轨道。偏心率是从0到1测量的,0是一个完美的圆形轨道,1是一个极长的轨道,其中轨道的长度远大于其宽度。这也意味着一颗高度偏心的系外行星在其轨道期间进出HZ,最终意味着这对于在这些星球上寻找生命可能是好兆头,也可能不是好兆头。综合考虑,高度偏心的系外行星是否可能孕育生命?

“我当然认为这是一种可能性,”北亚利桑那大学天文学和行星科学系助理教授、行星和系外行星大气专家泰勒·罗宾逊博士说。“不过,就像许多事情一样,存在生命的感知可能性将取决于关键细节。到底有多古怪?地球在昼夜循环中旋转的速度有多快?大气和海洋为加热和冷却事件提供了一些缓冲,但如果行星接收到过多的太阳能输入,这些保护措施可能会开始失效。”

在我们自己的太阳系内,所有行星的轨道都大体呈圆形,离心率接近0,地球的离心率约为0.02,水星的离心率最高,为0.2。虽然偏心率在决定行星的宜居性方面没有作用,但它确实在木星的伽利略卫星上发挥了作用:木卫一、欧罗巴、木卫三和卡利斯托,前两个表现出活跃的地质情况,因为它们不断被木星的拉扯和拉伸。由于它们温和的怪癖,巨大的引力,同时也相互拉扯。由于我们没有在我们自己的太阳系中观察到高度偏心的轨道,那么高度偏心的系外行星可以教我们如何寻找地球以外的生命?

“在高度偏心的轨道上探索行星的气候,就是要了解行星气候对大气层顶部接收到的能量的剧烈变化的鲁棒性,”该校行星天体物理学教授斯蒂芬凯恩博士说。加州大学河滨分校地球与行星科学系。“虽然太阳系中的行星轨道大部分是圆形的,但其他行星系统中存在许多偏心轨道。如果这些行星能够在至少大部分轨道上保持适宜居住的条件,那么这将极大地扩大生命所在的位置。可能的。”

凯恩博士对多个高度偏心的系外行星系统感兴趣,称他是Kepler-1649系统的“忠实粉丝”。这是因为该系统同时拥有地球和金星的类似物,他说这可以用来直接与我们自己的太阳系进行比较,并且他是2021年发表在《天体物理学杂志》上的关于Kepler-1649的一项研究的主要作者。他还对围绕高度偏心的系外行星运行的潜在宜居卫星感兴趣,并指出WASP-47c会进出HZ。

我们将在哪里找到地球以外的生命?我们会在地球2.0、一颗高度偏心的系外行星,甚至它的一颗卫星上找到它吗?系外行星系统已经证明,很少有太阳系能像我们自己的系统一样,因此随着对地球以外生命的寻找继续进行,我们可能能够找到它的地方也将如此。

“高度古怪的系外行星有可能让我们了解骑自行车在生命起源中的重要性,”罗宾逊博士说。“对于我们的地球,有些人提出周期对于生命的起源很重要——加热和冷却的日常循环、海滩上的波浪循环或潮汐的每月循环。那么,也许更极端的年度季节循环可能会有所帮助创造生命。也许不是。