生命之源，何处可寻？新工具来相助

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水的世界在哪里？用新工具找寻


液态水星球：淡水在被太阳染红的天空下沸腾，太阳近在眉睫 （图片来自Amanda Smith/ University of Cambridge）
艺术家们构想了一种次海王星（含液态水）的概念，这类状况下他被称为Hycean行星。这个星球被水包裹，具有氢气大气层。
水世界？仍是厚大气？
水在太阳系中随处可见，它们以固液气体的状态存在于地球和其余行星上。家喻户晓，水是生命之源，那末在更边远的恒星系中呢？有多少系在行星中有水呢？水在系在行星是不是常见，亦或是罕见？咱们无从得知，部份缘故是咱们很难区别外表被水的行星和有厚氢气层的行星。在有后劲冲破的钻研中，有一个钻研团队曾经找到了丈量次海王星（包罗一些更大的“超地球”行星）上是不是有水的办法。


这项钻研的讲演曾经被公布在天体物理学快报并被公认，当初能够以预印方式在arXiv上阅览。此钻研来自麻省理工加州理工及相干钻研所，美国宇航局喷气推动试验室的行星迷信家Renyu Hu是领头作者。他在邮件中这样说道：
咱们的颁发的论文次要钻研了1.7—3.5倍地球半径的行星。从Kepler的系在行星考察和许多咱们进行的后续视察中能够得知，1.7—3.5倍地球半径的行星与小于1.7倍地球半径的行星比拟数量散布不同。


胡及团队发明的旨在暴-露次海王星下水的世界的虚构模型被精选在2021年 9月1日的 Inverse 中。
图文中的术语可能对比难懂。其实超地球、次海王星、迷你海王星的定义之间有部份堆叠。超地球与迷你海王星比拟有较小的体型下限，但他们的体型和品质都在地球和海王星之间。当你听到超地球，联想一下，多是一个与地球类似的岩石固态行星，它的外表可能有陆地；
而当你听到次海王星或迷你海王星，这多是一个有或厚或薄大气层（大略率氢气）的星球，它的外表也肯有陆地，乃至可能布满全部行星外表。


两种系在行星的地层及大气层截面图 /迷你海王星上的厚薄大气层比较图（图片来自Renyu Hu 等人）
化学物资及气体的差别会成为影响一个行星能否承载陆地的症结前提。
次海王星上的陆地
次海王星在品质和体积上都大于地球，可能在半径上小于海王星但在品质上大于海王星，也可能在品质上小于海王星但在体积上大于海王星（超级松散）。你能够看出系在行星的分类其实不简略。太阳系中没有次海王星（除非有人找到第九行星并证实它是）。但次海王星和迷你海王星属于咱们在宇宙中能找到的最多见的行星品种之一。咱们怎么样能力知道它们的外表是不是存在水或陆地，而非厚大气层呢？这将是咱们在探索这些在宇宙中占比极大的行星是不是宜居时将面临的严重问题。


应用他们的新电脑模型，胡和他的团队发现10%到20%的次海王星系在行星可能有陆地，可能宜居。数以百万计的次海王星存在于宇宙中，咱们能够揣测，有得多类地球的世界。
摹拟陆地世界
所以钻研员们如何发明工具去判别哪个次海王星可能有陆地乃至宜居呢？他们发明了一个电脑模型——一个外表被水的行星绕红矮星（宇宙中最多见的恒星）公转。他们调剂模型，使此行星绕红矮星的公转轨道与地球绕太阳的公转轨道相反，并外行星上掩盖一层大气。
钻研院想理解厚薄大气中的详细物资。他们发现更厚更稀疏的大气偏向于由氢气和氦气构成。薄大气更可能由二氧化碳或氮气构成。


大气层和陆地相互分割
在地球上，大气层和陆地是相互分割的，大气和陆地独特构成为了天气和气象。不出意料，次海王星上的大气和陆地也是相互分割的。按照胡和团队的钻研，品质和体积在地球和海王星之间，有着由二氧化碳或氮气构成的大气层的系在行星上最优可能存在陆地。有着由氢气或氦气构成的大气层的系在行星则不太可能，由于大气底部温渡过高，陆地无奈存在。但钻研海王星，它有稠厚的大气层，云层下却也没有陆地存在。胡和他的团队但愿会有其余迷信家以他们的钻研为终点。论文中这样概括：
收到的恒星辐射大约等于地球的次海王星大小的系在行星的发现和表征减少了咱们在将来十年找到宜居行星的但愿，由于这些温度适宜的行星中可能有一些无少量氢气或氦气被封于包层内（使包层底部气温不至太高）的行星能反对液态陆地存在。


这位正装戴眼镜的男人就是胡（美国宇航局喷气推动试验室）。他率领了对于迷你海王星的钻研
图片来自美国宇航局喷气推动试验室
Hycean 行星上的水世界
顺便一提，近期一项钻研发现可能存在另外一类被称为Hycean行星的系在行星。它们是有厚氢气层且温度高达200摄氏度（约400华氏度）的迷你海王星或2.6倍地球直径的超地球。按照钻研，一些状况下，这些行星也可能承载寰球的陆地。
这项钻研可能听起来与胡提出的相同，由于咱们刚刚说到有稠大气层（如海王星）的行星可能不会有液态水存在于包层之下。而这显示了大天然的奥妙。一个好的迷信家会知道，大天然异于任何计算机模型，也天然还存在没被斟酌到的行星存在水的状况。
他们知道任何一点品质、温度等的小变动都能惹起一个行星水气循环的微小变动。此外，这是一个全新畛域，所以天文学家们都在持续理解和答辩。总而言之，想要探知这种恒星的真面目，还有得多咱们要做的致力。


目前曾经有4000多颗曾经发现的系在行星。何时咱们能力知道它们中有多少是有陆地的呢？天文学家们正把眼光放在新天文望远镜上，例如哈勃望远镜的继任者——詹姆斯韦伯望远镜（2021年十二月25日发射）上。他们但愿韦伯望远镜可以剖析这些边远世界的大气层并判别其中哪些有可以撑持陆地存在的大气。
哪里会有水的世界呢？一个蓝色星球上分布着红色云带，太阳在远处。


艺术家们构想了一个迷你海王星。钻研提出这类星球上可能外表被水。图片来自ESA/ Hubble, M. Kornmesser/ Astronomy
最初：次海王星上可能有陆地吗？一项由众钻研所独特进行的钻研提出它们中有多达20%的行星可能有液态陆地，乃至可能宜居。
BY: Paul Scott Anderson
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