有海洋的行星在银河系中很常见吗？很可能，美国宇航局的科学家们发现

几年前，行星科学家林奈·奎克(Lynnae Quick)开始怀疑，在已知的4000多颗系外行星或太阳系以外的行星中，是否有任何一颗可能与木星和土星周围的一些含水卫星相似。虽然其中一些卫星没有大气层，并且被冰覆盖，但它们仍然是美国宇航局寻找地球外生命的首要目标之一。土星的卫星恩克拉多斯和木星的卫星欧罗巴就是很好的例子，科学家将其归类为海洋世界。从欧罗巴和土卫二喷发出的水柱，所以我们可以断定，这些天体的冰壳下面有地下海洋，它们有能量驱动这些水柱，这是我们所知的生命的两个必要条件，美国宇航局专门研究火山和海洋世界的行星科学家奎克说。因此，如果我们认为这些地方可能是宜居的，那么也许其他地方的更大版本也是宜居的。

美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的奎克决定探索--假设--银河系中是否存在类似于木卫二和土卫二的星系。而且，它们在地质上是否也足够活跃，可以将羽流射入它们的表面，有朝一日可能会被望远镜探测到。

通过对数十颗系外行星(包括附近TRAPPIST-1系统中的行星)的数学分析，奎克和她的同事们了解到了一些重要的东西：他们研究的系外行星中，超过四分之一可能是海洋世界，其中大多数可能在表层冰层下藏匿着海洋，类似于木卫二和土卫二。此外，这些行星中的许多可能比木卫二和土卫二释放更多的能量。

有朝一日，科学家们或许可以通过测量系外行星发出的热量，或者探测到火山或冰冷火山(液体或蒸汽，而不是熔岩)在行星大气层中分子发出的光的波长内喷发，来检验Quick的预测。目前，科学家们还不能看到许多系外行星的任何细节。唉，他们太远了，被星光淹没了。但是，通过考虑唯一可用的信息-系外行星的大小、质量和与其恒星的距离-像Quick和她的同事们这样的科学家可以利用数学模型和我们对行星的理解来尝试想象可能正在将系外行星塑造成宜居世界的条件。

虽然这些数学模型中的假设都是有根据的猜测，但它们可以帮助科学家缩小有希望的系外行星名单，以寻找有利于生命的条件，以便NASA即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)或其他望远镜可以跟进。

美国宇航局戈达德天体物理学家阿基·罗伯奇(Aki Roberge)与奎克合作进行了这项分析，他说，未来寻找太阳系外生命迹象的任务将集中在像我们这样拥有全球生物圈的行星上，生物圈如此丰富，以至于正在改变整个大气层的化学成分。但是在太阳系中，远离太阳热量的海洋仍然显示出它们具有我们认为是生命所必需的特征。

为了寻找可能的海洋世界，Quick'；的团队选择了53颗大小与地球最相似的系外行星，尽管它们的质量可能是地球的8倍。科学家们假设，这种大小的行星更多的是固体，而不是气体，因此，更有可能在其表面或表面以下支撑液态水。自从Quick和她的同事于2017年开始研究以来，至少又发现了30多颗符合这些参数的行星，但它们没有被包括在这项分析中，这项分析于6月18日发表在太平洋天文学会杂志(Publications Of The Astronomical Society Of The Pacific)上。

确定了地球大小的行星后，奎克和她的团队试图确定每颗行星能产生多少能量，并以热量的形式释放出来。研究小组考虑了两个主要的热源。第一种是放射性热能，由行星地幔和地壳中放射性物质的缓慢衰变产生，历时数十亿年。衰变的速度取决于行星的年龄和地幔的质量。其他科学家已经为地球大小的行星确定了这些关系。因此，奎克和她的团队将衰变率应用于他们列出的53颗行星，假设每一颗行星的年龄与其恒星相同，其地幔占行星体积的比例与地球的地幔相同。

接下来，研究人员计算了其他东西产生的热量：潮汐力量，这是当一个物体围绕另一个物体运行时，重力牵引产生的能量。行星在伸展的或椭圆形的轨道上绕着它们旋转时，会移动它们与恒星之间的距离。这会导致两个物体之间的引力发生变化，并导致行星伸展，从而产生热量。最终，热量通过表面散失到太空中。

热量的一条出口途径是通过火山或冰冷火山。另一种途径是通过构造，这是一种地质过程，负责行星或月球最外层的岩石或冰层的运动。无论热量是以哪种方式释放出来的，知道一颗行星排出了多少热量都是很重要的，因为它可能决定是否适合居住。

例如，太多的火山活动可能会把一个宜居的世界变成一个熔化的噩梦。但是，太少的活动可能会关闭组成大气的气体的释放，留下寒冷、贫瘠的表面。恰到好处的量可以支持像地球这样的宜居、潮湿的行星，或者像木卫二这样可能宜居的卫星。

在接下来的十年里，美国宇航局的欧罗巴快艇将探索欧罗巴的表面和亚表面，并提供关于表面下环境的洞察力。科学家对木卫二和太阳系其他潜在宜居卫星的了解越多，他们就越能更好地了解其他恒星周围类似的世界--根据今天的研究结果，这可能是非常丰富的。

奎克说，即将到来的任务将给我们一个机会，让我们看看太阳系的海洋卫星是否可以支持生命。奎克是“快艇”任务和“蜻蜓”前往土星卫星泰坦任务的科学团队成员。如果我们发现生命的化学信号，我们可以尝试在星际距离寻找类似的信号。

当韦伯发射时，科学家们将试图检测TRAPPIST-1系统中一些行星的大气中的化学特征，该系统位于宝瓶座，距离地球39光年。2017年，天文学家宣布该系统有7颗地球大小的行星。一些人认为这些行星中的一些可能是水的，Quick的估计支持这一观点。根据她的团队的计算，TRAPPIST-1e、f、g和h可能是海洋世界，这将使它们成为科学家在这项研究中确定的14个海洋世界之一。

研究人员通过考虑每一颗行星的表面温度，预测这些系外行星上有海洋。这些信息是通过每颗行星反射到太空中的恒星辐射量来揭示的。奎克的研究小组还考虑了每颗行星的密度，以及与地球相比它产生的估计内部热量。

奎克说，如果我们看到一颗行星的密度低于地球的密度，这表明那里可能有更多的水，而岩石和铁的数量却没有那么多。如果这个星球的温度允许液态水，那么你就拥有了一个海洋世界。

但如果一颗行星的表面温度低于32华氏度(0摄氏度)，那里的水被冻结，奎克说，那么我们就有一个结冰的世界，这些行星的密度甚至更低。更多信息：Lynnae C.Quick等人，预测地外行星上火山活动的速率和对太阳系外海洋世界冰火山活动的影响，阿斯特拉出版物。电话：10.1088/15383873/ab9504。

引文：银河系中有海洋的行星很常见吗？美国宇航局的科学家发现(2020年6月19日)很有可能从https://phys.org/news/2020-06-planets-oceans-common-galaxy-nasa.html检索到。

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