一些冰冷的系外行星可能拥有宜居海洋和间歇泉

宇航局 (NASA) 的一项研究表明，17 颗系外行星(太阳系以外的世界)在冰冷的外壳下可能存在液态水海洋，这是生命的重要成分，从而扩大了对太阳系以外生命的探索。来自这些海洋的水偶尔会以间歇泉的形式穿过冰壳喷发。科学团队计算了这些系外行星上间歇泉活动的数量，这是第一次做出这些估计。他们发现了两颗距离足够近的系外行星，可以用望远镜观察到这些喷发的迹象。

在宇宙其他地方寻找生命通常集中在位于恒星“宜居带”的系外行星，该距离的温度允许液态水在其表面持续存在。然而，对于一颗距离太远、太冷的系外行星来说，如果它有足够的内部热量，那么它的冰壳下面可能仍然有海洋。在我们的太阳系中，木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二都拥有地下海洋，因为它们被主行星和邻近卫星的引力引起的潮汐加热。

如果这些地下海洋有其他必需品，例如能源供应以及生物分子中使用的元素和化合物，它们就可以孕育生命。在地球上，整个生态系统在热液喷口附近的海底完全黑暗的环境中繁衍生息，提供能量和营养。

“我们的分析预测，这 17 个行星的表面可能被冰覆盖，但它们从放射性元素的衰变和来自主恒星的潮汐力中获得足够的内部热量，以维持内部海洋，”宇航局 (NASA) 的林奈·奎克 (Lynnae Quick) 博士说道。位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心。 “由于它们经历的内部加热量，我们研究中的所有行星也可能以间歇泉状羽流的形式出现低温火山喷发。” Quick 是 该研究论文的主要作者，该论文于 10 月 4 日发表在《天体物理学杂志》上。

研究小组考虑了 17 颗已确认系外行星的情况，这些行星的大小与地球大致相同，但密度较小，表明它们可能拥有大量的冰和水，而不是密度更大的岩石。尽管这些行星的确切成分仍然未知，但之前研究对其表面温度的初步估计都表明它们比地球冷得多，这表明它们的表面可能被冰覆盖。

该研究通过使用欧罗巴和土卫二已知的表面亮度和其他特性作为模型重新计算，改进了对每颗系外行星表面温度的估计。研究小组还利用每颗系外行星轨道的形状来获取潮汐产生的热量，并将其添加到放射性活动预期的热量中，从而估计了这些系外行星的内部总热量。表面温度和总加热估计给出了每个系外行星的冰层厚度，因为海洋在表面冷却并结冰，同时从内部加热。最后，他们将这些数字与木卫二的数据进行了比较，并使用木卫二上间歇泉活动的估计水平作为保守的基线来估计系外行星上的间歇泉活动。

他们预测，地表温度比之前的估计低 60 华氏度(16 摄氏度)。估计的冰壳厚度范围从比邻星 b 的约 190 英尺(58 米)和 LHS 1140 b 的一英里(1.6 公里)到 MOA 2007 BLG 192Lb 的 24 英里(38.6 公里)，而木卫二的估计平均厚度为 18 英里(近29公里)。估计间歇泉活动从开普勒 441b 的每秒 17.6 磅(约 8 公斤/秒)增加到 LHS 1140b 的 639,640 磅/秒(290,000 公斤/秒)，以及比邻星的 1320 万磅/秒(600 万公斤/秒) b，与欧罗巴相比，速度为 4,400 磅/秒(2,000 公斤/秒)。

“由于我们的模型预测，在比邻星 b 和 LHS 1140 b 的表面附近可以发现海洋，而且它们的间歇泉活动率可能比木卫二高数百到数千倍，望远镜奎克说，他将于 12 月 12 日在加利福尼亚州旧金山举行的地球物理联盟会议上展示这项研究 。

当系外行星经过其恒星前方时，可以看到这种活动。某些颜色的星光可能会被间歇泉的水蒸气变暗或阻挡。奎克说：“零星检测到水蒸气，其中检测到的水蒸气量随时间变化，这表明存在低温火山喷发。”这些水可能含有其他元素和化合物，可以揭示它是否可以支持生命。由于元素和化合物吸收特定“标志”颜色的光，对星光的分析将使科学家能够确定间歇泉的成分并评估系外行星的宜居潜力。

对于像比邻星 b 这样的行星，从我们的有利位置看，它们不会穿过恒星，间歇泉活动可以通过强大的望远镜来探测，这些望远镜能够测量系外行星在绕恒星运行时反射的光。间歇泉会在系外行星表面喷出冰粒子，这将使系外行星显得非常明亮和反光。

这项研究由宇航局的宜居世界计划、华盛顿大学的天体生物学计划和虚拟行星实验室(宇航局系外行星系统科学协调小组的成员)资助。

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