液态水的稳定长期存在,是一颗行星上孕育生命的前提——这是一个非常苛刻的条件,这颗行星必须要有办法让它的温度稳定在这狭窄的100度之内。一直以来,科学家们以地球为模板去寻找可能的宜居星球,它不能离中央恒星太近或太远,它的大气要能产生温室效应维持温度平衡。而最近来自University of Bern和University of Zurich的研究者提出了一种新的维持液态水稳定存在的机制,在这种机制下,哪怕一个流浪漂泊没有中心恒星的天体也有可能维持稳定的液态水存在温度。
图1: Marit Mol Lous等模拟研究了不同内核质量(X坐标轴)和大气包层质量(Y坐标轴)的行星保持允许液态水存在的连续表面压力和温度的时间 (图片来自参考文献)。
我们的地球
地球能够孕育生命的很大原因来自于它的大气,现在的大气与数十亿年前地球还是一个婴儿时已经有很大的不同:地球刚刚从一片宇宙尘埃中诞生时,它引力吸附的大多数是氢和氦,这样的大气被称为原始大气,随着地壳和生物的演化,温室气体产生。然而,这不是唯一的产生温室效应的方式:研究者说,对于大质量的行星来说,他们有更厚的原始大气,这些氢和氦主导的大气也一样可以产生类似的温室效应。
自给自足的行星?
大质量天体的气体压强很大,在足够的压强下,氢分子剧烈碰撞,形成偶极子,这种条件下它们可以吸收来自地面的远红外的辐射。这种现象被称作分子的碰撞诱导吸收(collision-induced absorption)。研究者模拟了不同质量的行星,在不同的环境下的演化历史,他们发现,除了那些离中心恒星太近,表面原始大气被早早的剥离掉的行星外,还存在许多的模拟样本能够维持稳定的液态水条件。甚至,如果中心能够供给足够的地热,一个流浪的没有恒星的行星也能做到这一点。最重要的一点是,地热的放热时标很长,研究者称这样的稳定条件可以维持上百亿年。
人类在宇宙中是孤独的吗?
这样的结果很让人惊讶,我们是不是有可能在一个游荡的行星上找到外星人?那样的环境能孕育出怎样的生命形式?但研究者泼了一盆冷水,要维持这样的机制,行星仍然需要恰到好处的大气,不多不少的能量来源,我们仍然不清楚凑齐这些苛刻的条件的概率是多少,但新类型的可能存在生命的行星无疑扩展了我们寻找地外生命的思路,让我们离那个终极问题又近了一点:“人类在宇宙中是孤独的吗?”。