天文学家定义“真正宜居带”:能产金汤力的行星

一个宜居的行星不会用致命的耀斑杀死你。有液态水、气候宜人的岩质行星,上面没有末日般的行星风暴,没有愤怒、记仇又任性的神仙鬼怪。这些是定义宜居行星的条件。

现在,有些天文学家又添加了一条新标准:金汤力 (gin and tonic)。

如今,系外行星是空间科学的一大热点。我们已经发现了约 4000 个系外行星,并且还将找到更多。比起几十年前,我们已经有了长足的进步。那时,太阳系是唯一一个已知的有宜居天体的星系。那时我们还能有什么想法?

开普勒计划完全改变了那种状况,我们对系外行星的了解有了飞跃式的进步。随着那些遥远行星的发现,我们开始细化宜居天体的标准。

水、免受恒星辐射伤害和宜人的气候只是最基本的条件。我们该增进对宜居性的了解,并在清单中再添加几个必需品了。一个研究团队称,是时候引进“真正宜居带 (RHZ)”这个概念了。

这些研究者称,只有能生产金汤力的行星才算处于真正宜居带中。只要行星能满足这个条件,它就从宜居升级到真正宜居。有可能不能生产金汤力的行星完全不适合居住,或许那里是个我们发配我们不喜欢的人的地方。

这篇新论文的标题是“定义真正宜居带 (Defining the Really Habitable Zone)”,其第一作者是 Marven F Pedbost。

到目前为止,真正宜居带的理论尚未经受实践检验,但这没能阻止这些勇敢的研究人员们。他们在论文的简介中说,“与系外行星领域的许多工作一样,我们完全依赖难以或无法检验的假设,忽略了所有前提条件,还提供了一些天文学家们可以在讲座中使用的图片。”

有一些和真正宜居带这一概念相关的背景知识。“对生命存在方式的探究涉及众多错综复杂因素,是一个极其难解的问题。因此,它是申请研究经费和望远镜使用时间的理想主题,也是一个不太实际的问题。作为替代,该领域内形成了这样一种共识——去研究更宽松的宜居带问题。

在天文学和天体生物学中,星际宜居带(CHZ),或简称宜居带,指围绕恒星的一定的轨道范围,位于其中的行星有液态水存在、有一定的大气压。 en.Wikipedia

“今日宇宙”的读者们对宜居带这个概念可能已经比较熟悉了。基本上,它等价于液态水。暂不考虑其他因素,我们知道地球上的所有生命都需要液态水,所以我们搜寻其他存在液态水的天体。如果一个行星或卫星上存在液态水,我们就可以说它位于宜居带中,或者更谨慎地说,它位于大概宜居带中。

天体还需要满足其他很多条件,才足以维持生命生存。但是,正如论文作者所说,这是个复杂的问题。所以我们不妨先忽略这一团乱麻,直接跳到真正宜居带中去享用喝不完的金汤力吧!

要制作金汤力,我们需要些什么?论文的作者们称,我们需要以下几种东西:

“我们先定义一种最基础的金汤力,可称之为 MAGIC (Cook 2019),一杯 MAGIC 必须包含:金酒、汤力水、冰块和某种柑橘属水果。”

金酒爱好者们知道,金酒用某种“植物材料”调味。但哪都没有“植物材料”的确切定义。

“实质上,金酒是一种添加了多种“植物材料”的酒精。”论文中写道,“缺乏对‘植物材料’的精确定义,所以我们假设这个概念和天文学家们所用的‘金属’类似——除几种常见物质外,它包含宇宙中几乎所有东西。除了氢和氦,所有东西都是金属;相应的,除了水和酒精,所有东西都是‘植物材料’。”

现在我们终于有点进展了。

光谱分析指出,金酒中所包含的主要植物材料来自杜松。杜松的适应性很强,在地球上分布广泛。但是,系外杜松适应性强不强,分布广不广呢?论文作者称,“……我们预期系外杜松存在于很多种行星上。”听起来不错!

那柑橘呢?

柑橘属植物的适应性弱于杜松,所以存在系外柑橘的天体应该少于系外杜松天体。论文中写道,“和与杜松相关的因素相反,天体上适合种植柠檬或青柠这两种金汤力的基础材料的区域对很多因素敏感。这些必不可少的柑橘属植物在 21-38℃ 的温度区间内长势喜人 (植物学家,私人谈话),还要有稳定的 H2O (下文中称之为水)供应。”

当然,论文中包含更多细节,所以我们鼓励有兴趣的读者亲自去阅读它。我们还建议读者去阅读该团队的另一篇重要论文——“星系动物园:一类新的不寻常的星系团 (Galaxy Zoo: an unusual new class of galaxy cluster)”。那篇论文同样包含严谨而具有开创性的科学分析。

星系动物园(Galaxy Zoo)邀请公众协助在网络上为上百万个星系按形状分类,是与天文学相关、由公众成员协助科学研究的全民科学案例。 Wikipedia

这只是对真正宜居带进行科学估算的开始,一定会有其他论文跟进此问题。

最后,结语属于论文的作者:“我们建议,近年相关精力应该集中于研究轨道在真正宜居带内的行星,并就探测相关特征的可能性作出未证实的论断。我们去喝一杯了。”

稿源:universetoday

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