“我們使用模型更實際地類比大氣條件,發現了一種控制系外行星宜居性的新方法,
將為進一步研究指導我們確定候選星球。
“這是紐約大學和東京理工學院地球生命科學研究所的共同研究,
研究結果發表在《天體物理學雜誌》上。
以前的模型類比通過維度,
垂直來模擬大氣,
就像其他研究一樣,
新的研究使用了一個模型來計算所有三個維度的條件,
團隊模擬大氣的迴圈和這種迴圈的特殊特徵,
這是一維模型做不到的。
這項新工作將幫助天文學家將稀缺的觀測時間分配給最有前途的適居者。
液態水是我們所知道的生命必需品,
因此,
如果溫度允許液態水存在足夠的時間,
可以讓生命得以繁衍,
那麼這樣的外星世界表面就被認為是適宜居住的。
如果系外行星離它的母星太遠,
就會太冷,
海洋會結冰。
如果系外行星離得太近,
恒星發出的光就會太強烈,
海洋最終會蒸發並消失在太空中。
當水蒸氣上升到上層大氣中的平流層時,
會被恒星的紫外線分解成氫和氧,
就會發生這種情況。
極其輕的氫原子就能逃逸到太空。
在失去海洋的過程中,
行星因為潮濕的平流層而進入了“潮濕的溫室”狀態。
為了讓水汽上升到平流層,
之前的模型預測,
長期的表面溫度必須大於地球,
超過150華氏度(66攝氏度)。
這些溫度會導致強烈的對流風暴;然而,
事實證明,
這些風暴並不是水到達平流層的原因,
因為這些行星緩慢地旋轉進入潮濕的溫室。
研究人員表示:“我們發現,
一顆恒星發出的輻射類型,
以及它對一顆系外行星在形成潮濕溫室氣體的大氣環流中所起的作用非常重要。
對於那些繞著母恒星運行的系外行星來說,
恒星的引力足以減緩行星的自轉速度。
這可能會使它變得潮汐般鎖住。
當這種情況發生時,
厚厚的雲層就會形成在地球的一邊,
就像一把太陽傘,
擋住了大部分星光的表面。
雖然這可以使地球保持涼爽,
防止水汽上升,
但研究小組發現,
從一顆恒星發出的近紅外輻射(NIR)可以提供所需的熱量,
從而使一顆行星進入潮濕的溫室狀態。
NIR是人眼看不見的一種光。
空氣中的水蒸氣、水滴或雲中的冰晶都強烈地吸收著NIR的光,
使空氣變暖。
當空氣變暖時,
它會上升,
把水帶入平流層,
在那裡它創造了潮濕的溫室。
這一過程尤其適用於那些比太陽更冷、更暗的低品質恒星周圍的行星。
要想居住,
行星必須比我們的地球更接近太陽。
在如此近距離的範圍內,
這些行星很可能經歷來自恒星的強烈潮汐,
使它們緩慢旋轉。
而且,
一個恒星越冷,
它發出的NIR就越多。
這個新模型顯示,
由於這些恒星發出的光大部分都是在NIR波長,
所以即使在比地球熱帶更溫暖的條件下,
一個潮濕的溫室狀態也會產生。
對於離恒星更近的系外行星,
研究小組發現,
nir驅動的過程逐漸增加了平流層的濕度。
因此,
與舊的模型預測相反,
一顆離其母星更近的外行星可以保持適宜居住。