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搜索外星人生活:系外行星的岩石如何影响其可居住性

时间:2022-06-14 13:25:05 来源:

硅酸盐岩的风化是所谓的碳循环的一部分,该碳循环可长时间维持地球上的温带气候。

硅酸盐岩的风化对保持地球气候具有重要作用。由伯尔尼大学和瑞士国家研究中心(NCCR)PlanetS领导的科学家研究了这一过程的一般原理。他们的结果可能会影响我们如何解释来自遥远世界的信号,包括可能暗示生命的信号。

地球上的条件是生命的理想选择。我们星球上的大多数地方都不是太热也不是太冷,而是提供液态水。但是,对生活的这些要求和其他要求微妙地取决于大气的正确组成。某些气体(如二氧化碳)过少或过多,地球可能会变成冰球或变成高压锅。当科学家寻找潜在宜居的行星时,关键因素就是它们的大气层。

有时,这种大气是原始的,并且主要由行星形成时周围的气体组成(木星和土星就是这种情况)。但是,在火星,金星或地球等地球行星上,这种原始大气层消失了。取而代之的是,它们的剩余大气层受地表地球化学的强烈影响。诸如岩石的风化之类的过程会改变大气的成分,从而影响行星的宜居性。

伯尔尼大学空间与可居住性中心(CSH)和NCCR行星研究中心的Kaustubh Hakim。

由伯尔尼大学空间与可居住性中心(CSH)的考斯图布·哈基姆(Kaustubh Hakim)领导的一个科学家团队,特别是在与地球条件完全不同的条件下,如何精确地进行研究。他们的结果发表在2021年3月11日的行星科学杂志上。

条件是决定性的

“我们想了解大气与行星表面之间的化学反应如何改变大气的成分。在地球上,这一过程-硅酸盐岩石在水辅助下的风化-有助于长时间保持温带气候。” Hakim解释说。“当二氧化碳浓度增加时,由于温室效应,温度也会升高。较高的温度导致更多的降雨。硅酸盐的风化速率增加,从而降低了CO2浓度,进而降低了温度。”研究人员说。

但是,它不一定必须在其他行星上以相同的方式工作。该团队使用计算机模拟测试了不同条件如何影响风化过程。例如,他们发现,即使在非常干旱的气候中,如果化学反应发生得足够快,风化的强度也可能比地球上的高。根据哈基姆(Hakim)的说法,岩石类型也会影响这一过程,并可能导致完全不同的风化率。研究小组还发现,在70℃左右的温度下,与流行°的理论相反,硅酸盐的风化速率会随着温度的升高而降低。哈基姆说:“这表明,对于状况与地球截然不同的行星而言,风化起的作用可能截然不同。”

对可居住性和生活检测的影响

如果天文学家找到了一个宜居的世界,那么它很可能就在他们所谓的宜居地带。该区域是恒星周围的区域,辐射剂量将使水成为液体。在太阳系中,该区域大致位于火星和金星之间。

伯尔尼大学空间与可居住性中心(CSH)和NCCR PlanetS教授Kevin Heng教授。

研究合著者,伯尔尼大学天文学和行星科学教授,NCCR PlanetS成员Kevin Heng指出:“地球化学对宜居区域行星的宜居性产生了深远影响。”正如研究小组的结果所表明的那样,升高温度可以减少风化及其对其他行星的平衡作用。可能是一个宜居的世界可能变成了一个地狱般的温室。

正如Heng进一步解释的那样,了解不同条件下的地球化学过程不仅对于估计生命的潜力很重要,而且对于生命的探测也很重要。“除非我们对在不同条件下的地球化学过程的结果有所了解,否则我们将无法分辨生物特征(如去年在金星上发现的磷化氢这样的生命迹象)确实来自生物活动。”研究人员得出结论。

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参考:Kaustubh Hakim,Dan J. Bower,Meng Tian,Russell Deitrick,Pierre Auclair-Desrotour,Daniel Kitzmann,Caroline Dorn,Klaus Mezger和Kevin Heng撰写的“温带行星硅酸盐风化体系的岩性控制”,2021年3月11日,行星科学Journal.DOI:
10.3847 / PSJ / abe1b8

空间与适居中心(CSH)

空间与可居住性中心(CSH)的使命是促进对对太阳系内外的其他世界的形成,探测和表征感兴趣的各种科学学科之间的对话与互动,以寻找宇宙中其他地方的生命,及其对科学以外学科的影响。成员,会员和合作者包括天文学家,天体物理学家和天体化学家,大气,气候和行星科学家,地质学家和地球物理学家,生物化学家和哲学家。CSH是CSH和Bernoulli奖学金的所在地,该奖学金吸引了来自世界各地的年轻,充满活力和才华横溢的研究人员进行独立研究。它积极开展一系列计划以刺激伯尔尼大学内部的跨学科研究,包括与医学,哲学和神学的合作和/或公开对话。CSH与华威大学的系外行星与可居住性中心有着密切的联系。它积极执行性别平等措施和公众宣传。

伯尔尼太空探索:自第一次登月以来与世界精英一起

当第二个人“嗡嗡”奥尔德林在1969年7月21日登上月球舱时,他要做的第一个任务是设置伯尔尼太阳风成分实验(SWC),也就是甚至在美国国旗之前将其种植在月球地面上。伯尔尼大学物理研究所的约翰尼斯·盖斯教授和他的团队计划并对该结果进行了分析,该实验是伯尔尼太空探索历史上的第一个重大亮点。

自伯尔尼太空探索以来一直是世界精英之一。数字令人印象深刻:使用火箭将仪器飞入高层大气和电离层的次数为25次(1967-1993年),使用气球飞行将其飞入平流层的次数为9次(1991-2008年),使用太空探测器飞行了30余种,伯尔尼大学使用CHEOPS与ESA一起负责整个任务。

伯尔尼大学物理研究所的空间研究与行星科学系(WP)的成功工作是通过建立大学能力中心,空间与居住性中心(CSH)来巩固的。瑞士国家基金还授予伯尔尼大学研究能力国家中心(NCCR)PlanetS,该中心与日内瓦大学共同管理。


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