这个影响了地球的庞然大物,一直被我们忽略了
我们或许很"骄傲",在所有已知的行星中,我们的 地球 可以说是"生命友好星球天花板"了。但真是这样吗?
一项有意思的新研究表明, 如果木星轨道发生变化,地球可能比现在更宜居 。这项发表在《天文学杂志》上的结果,不仅颠覆了关于太阳系的两个长期存在的科学假说,还给人们在探索系外宜居行星时提供了新思路。
行星轨道的影响
让我们先从行星轨道说起。
如果一颗行星围绕着中心的恒星以一个完美的圆形轨道公转时,恒星和行星之间的距离就不会改变。然而,大多数行星围绕恒星的轨道是 偏心 的,也就是说,它们的轨道是椭圆形的。
当行星离恒星越来越近时,就能接收到更多热量,影响着行星上的气候。在行星绕行公转的过程中,行星上的不同部分接收到更多或更少的直射光线,导致行星产生了季节。
轨道偏心率示意图。(图/Phoenix7777, Public Domain)
行星的某些部分在某个季节中可能非常舒适,但在其他季节则有可能非常热或者非常冷。地球就是这样。在0到100摄氏度之间,液态水在地球表面的存在,带来了各种各样已知的生命形式。
在这项新研究中,研究团队利用如今已知的太阳系数据构建了详细模型,创建了一个"数字太阳系"。在这个理论系统中,他们发现, 太阳系中的一个庞然大物,也就是木星,对地球环境可能产生了巨大影响,但这一直被我们忽视了 。
比如,如果巨大的木星位置不变,但它的轨道变得更加偏心,这将反过来使得地球的轨道形状产生巨大变化。
如果木星推动地球的轨道变得更偏心,地球上的部分地区有时就会更靠近太阳。地球表面现在处于冰点以下的部分也会变得更温暖,增加宜居范围内的温度。
木星和地球的大小对比。(图/NASA)
研究还注意到,如果木星的位置离太阳更近,就可能引起地球更极端的倾角,这会使地球表面的大部分地区处于冰点以下。
这项结果实际上推翻了两个长期以来的科学假说。许多人相信,地球就是宜居行星的典范。其次,木星作为一颗巨大的行星,它的轨道的任何变化只可能对地球带来不利的影响。但这项新的结果告诉我们,这两种说法或许都不准确。
系外行星的探索
研究人员认为,这一发现可以应用在寻找其他恒星周围的宜居行星,也就是 系外行星 。
如今,科学家搜索系外行星时,通常首先会寻找 宜居带 ,也就是通过判断恒星和行星之间的距离,衡量是否有足够的能量让行星表面存在液态水。
行星周围的宜居带(绿色)通常指行星上可能存在液态水的范围。(图/NASA, JPL-Caltech)
但需要注意的是,表面存在水只是一种非常简单的"第一指标",它并没有考虑到一颗行星的轨道形状,或者行星之上可能经历的季节更迭。
现有的望远镜能够测量一颗行星的轨道,但实际上,还有其他一些因素也会影响宜居性,比如行星向恒星倾斜的程度,也就是倾角。行星离恒星较远的部分会接收到更少能量,导致更冷的气候。
但对目前的观测而言,测量倾角或行星的质量更为困难,因此研究人员希望能够找到更好地估计这些因素的方法。
行星系的结构
当我们对系外行星进行探索时,或许不能忽视它所在的行星系以及结构,比如,行星系中一颗巨行星的运动,或许就会影响其他可能的宜居行星的环境。
同时,了解太阳系中不同行星的影响同样非常重要。我们要了解木星在过去对地球气候的影响,它在过去对地球轨道的影响是如何改变这里的,以及它在未来可能会如何再次改变我们。
参考来源:
https://news.ucr.edu/articles/2022/09/09/could-more-earths-surface-host-life
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac87fd
封面图/首图:NASA
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