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[新月文摘]

第一颗被确认的宜居星球?

作者:老卢           录入于 May 30, 2011 at 04:48:43:
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“……位于宜居带的类地行星!有稳定的气体和液态水存在噢亲!距离太阳系只有二十光年!以目前的航空技术,只需要30万年就能到!只有两倍地球重力,温室效应舒适!要给好评啊亲!”

假设有一天,淘宝网上可以售卖适合生存的类地行星,那么你可能会看到店家这样描述行星Gliese 581d。这是一颗发现于2007年的类地行星,半径约为地球的两倍,最小质量约为5.6到7.1个地球。它的母星Gliese 581是一颗红矮星,约为0.31太阳质量,0.0135太阳光度,光谱型为M3V。

如果你对Gliese 581d表示了兴趣,店家很可能会这样进一步诱惑你:

“第一颗!这是第一颗被发现的宜居行星啊亲!特别珍藏版哟!不容错过噢亲!”

这是第一颗可以支持生命的,处于宜居带中的类地行星吗?2011年5月,法国科学家Robin D.Wordsworth,Fran_cois Forget,Franck Selsis在arXiv.org网站(一个收集物理、数学等学科电子版论文的网站)上贴贴子,宣传这个观点。

在此之前,Gliese 581d曾被认为是不适合生命存在的。因为它的母星Gliese 581非常的暗(0.0135太阳光度的红矮星)。除非有很强的温室效应,否则以它的母星红矮星的辐射,是无法支持液态水的存在的。但这几个法国科学家认为,这个星球上有足够稠密的大气存在,产生强烈的温室效应。温室效应可以学仔细搜索较高的温度,足以支持液态水的存在。

他们是凭什么这么认为的呢?原来是使用了一个精细计算辐射转移的“星球气候模型”(Global Climate Model(GCM)程序模拟得到的结果。他们假设此星球上的主要气体,和太阳系中有气体的岩石行星(金星、地球、火星)一样,以CO2为主,然后使用不同的初始气压值,和不同的潮汐共振数开始进行模拟。他们发现,如果行星表面主要是陆地,只要CO2气体的分压能够保持在10 bar以上,CO2造成的温室效应就会保持一个稳定的,不凝结的大气,而大气的温室效应也将阻止水的冰冻。如果行星表面是海洋,那在20 bar的气压之上,也能够保持足够的温室效应。

那么,10 bar的CO2分压,是否是一个容易满足的条件呢?来看同样是CO2为主的金星,其表面重力只有Gliese 581d的1/2,大气压可以达到90bar。考虑到Gliese 581d较大的表面引力,如果它的大气真是以CO2为主,那么超过100 bar是一点也不成问题。即使存在像地球上的碳-硅循环那样的固碳过程,把大量的二氧化碳变成了碳酸盐,但是由于硅酸盐和CO2的反应和气温存在着负反馈关系(CO2越多,温室效应越强,温度越高,反应越强,CO2消耗越快,达到一个平衡),因此,Gliese 581d的CO2分压要维持10bar,也是完全有可能的。在这么高的CO2压力的情况下,大气中的H2O含量多少,不会对结果造成太大的影响。

如果Gliese 581d真的是一个有稳定大气和液态水存在的星球,那么在它上面,可能会发展出什么样的动物呢?由于昏暗的环境(光谱型为M3V的红矮星是非常低温暗淡的恒星),较大的引力,和较低的氧分压,那里的生物可能是一些眼睛大大的,个头小小的,匍匐着运动的家伙。当然,如果这个星球存在大片的温暖海洋,由于海洋生物不需要抵御重力,它们有可能变得更大。就会存在更多的进化可能性了。

可是,如果星球上的气体不是CO2为主,而是像天王星和海王星那样以H2-He为主呢?那就悲剧了。液态水在这种条件下不能够存在。而另一种悲剧的情况也可能存在,那就是早期母星活动的X射线,紫外线或者星风,可能把Gliese 581d的大气层剥得光光。在这两种情况下,这颗星球都不会再宜居。受骗上当的买家,愤怒地给上这个星球的卖家一个大大的差评,就是不可避免的了。希望这个倒霉的家伙,没有在冲皇冠……

Gliese 581d,到底是不是一颗宜居星球?我们有没有办法证实?这几位法国科学家模拟了存在20 bar CO2大气压下情况下的远红外光谱,以及不存在稳定大气时的光谱。这些光谱都会显示出强烈的CO2和水的吸收特征,通过观测这些特征,可以了解Gliese 581d是否存在稳定的大气。

然而,遗憾的是,要分辨出这样的特征,望远镜的灵敏度要达到10-21 W m 2 um-1才行。目前的空间和地面望远镜都达不到这样的灵敏度。必须要等待下一代望远镜来证实。

……所以你看,这事还是相当的不靠谱。科学家中也充满着标题党。只是一个可能性而已,你要全信,可就要冒血本无归的风险---什么?你已经把Gliese 581d拍下来了?啊……那就让我们真诚地祝福你愿你的这个星球,真的是一个温室效应主导的,充满了生机的世界吧。同时,我们也必须再次忠告你:

-----淘宝,有风险!

------科学家,须小心!



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