水星球，再倾斜也宜居
水星球，再倾斜也宜居
科学家发现，就算一颗行星横躺在轨道上运行，也仍然有可能适宜生命生存，只要它被足够深的海洋所覆盖。图片来源：华纳兄弟
（艾麦乐/编译）截至目前，太阳系外已有近2000颗行星得到确认。这些外行星当中有没有哪颗适宜生命生存，取决于一系列条件。科学家认为，行星的黄赤交角（obliquity），也就是自转轴相对于公转轨道平面的倾角，就是其中之一。
以地球为例，黄赤交角只有23.4°，不算太大，自转轴几乎垂直于地球绕太阳公转的轨道平面。这样的倾角给地球带来了春夏秋冬这样的季节变化。然而，科学家推测，外星行星的这一倾角可能千差万别，既有可能完全垂直于公转轨道，也可能完全躺平在公转轨道上运行。倾角越大，行星可能就越不适宜居住——至少，科学家曾是这么认为的。
现在，美国麻省理工学院（MIT）的科学家发现，就算一颗行星的倾角很大，甚至几乎躺着运行，它也有可能适宜生命生存，只要这颗行星完全被海洋覆盖。事实上，就算全都是大约50米深的浅海，也足以让一颗行星维持在相对舒适的温度，即全年平均15℃左右。
曾在麻省理工学院地球、大气及行星科学系担任研究科学家的戴维·费雷拉（DavidFerreira）说，从表面上判断，倾角极大的行星上条件似乎相当极端：由于横躺在公转轨道上，随着这颗行星环绕它的太阳公转，这颗行星上的大部分地区会持续6个月受到阳光的照射，然后再经历长达6个月的黑暗。
“人们曾经认为，这样一颗行星应该不适宜居住，因为大部分地区不是被烤干就是被冰封，对生命来说实在太过艰难。”现在在英国雷丁大学担任讲师的费雷拉说，“我们发现，海洋会在夏季存贮热量，到冬季再把热量释放出来，因此这样一颗海洋行星上的气候仍然相对温和，就算是在寒冷的极夜也不例外。因此，在搜寻宜居的外星行星时，我们主张，不要舍弃那些特别倾斜的星球，把那里想当然当作是不适合生命生存的地方。”
具体的分析细节，近日被发表在专业期刊《伊卡洛斯》（Icarus）上。
地球自转轴的倾角为23.4°，不算太大。科学家曾经认为，如果这个倾角非常大的话，类似地球的行星可能就不适合生命生存了。图片来源：维基百科
费雷拉及其同事用他们在MIT开发的一个模型，模拟了倾角较大的一颗“水星球”。这颗地球大小的行星完全被水覆盖，到恒星的距离与地球到太阳相当。这个三维模型设计用来模拟这颗行星上大气、海洋和海冰之间发生的水循环，还考虑了风和热量在驱动3000米深的海洋中所起的作用。为了比较，这些科学家还将这个大气模拟套用到了简化的、不运动的浅海星球上，设置的海洋深度分别是200米、50米和10米。
这些科学家用细致的模型模拟了3种不同的倾角，分别是23°（与地球相当）、54°和90°。
对于倾角达到90度的极端行星，他们发现一个覆盖全球的海洋，哪怕水深只有50米，也能够在持续白昼的夏季吸收足够多的太阳能，在持续黑夜的冬季再把这些热量释放出来，从而维持一个相对温和的气候。由此产生的结果便是，这颗行星整体上的年平均温度跟地球上的春季相当。
“我们预计，如果你给这颗行星加上一个海洋，它可能会变得更适宜生命生存，但结果还不止于此。”费雷拉说，“我们发现，两极地区的气温也仍然适宜生命生存，这确实让我们大吃了一惊。”
费雷拉等人发现，只要行星完全被海洋覆盖，哪怕海洋只有50米深，也能够缓和星球上的气候，使那里适宜生命生存。图片来源：MIT
大体来说，研究团队发现生命能够在特别倾斜的一颗水星球上生存，但这也是有条件的。在模拟浅海水星球时，费雷拉发现，如果覆盖全球的海洋只有10米深的话，就不足以调节黄赤交角很大的行星上的气候了。相反，这样一颗行星会经历一场连锁反应：只要海洋结了一点点冰，海冰就会迅速扩散到这颗行星的暗夜一面。就算这一颗后来转向了太阳，按照费雷拉的说法，情况也来不及逆转了：厚厚的冰层会反射阳光，让冰层扩散到最近转入暗夜的那一面，最终冰封住整个星球。
“有些人曾经认为，倾角很大的一颗行星上，可能只有赤道附近会有冰存在，两极地区都相当温暖。”费雷拉产，“但是我们发现，根本不存在中间状态。如果海洋不够深，这颗行星就会冻成一颗冰球。然后，很显然，它就不再适宜居住了。”
美国宾夕法尼亚州立大学的物理及天文学教授达伦·威廉姆斯（DarrenWilliams）说，之前的气候模拟已经证明，在极度倾斜的行星上可能存在极端不同的气候条件，具体取决于行星上的海洋和陆地。他说，费雷拉的结果得出了相似的结论，只不过要更加细致一些。
“在1000颗外星行星当中，会一到两颗行星密度与水相当，因此全部都是水的行星存在的可能性至少是有0.1%。”威廉姆斯说，“总结来说，高度倾斜的外星行星不一定就不适宜生命，因此对于天体生物学界来说，它们仍然是有趣和重要的目标。”（编辑：Steed）
编译来源MIT官网Lifeonanaquaplanet