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有伴的老行星,生命能生存的機會也增高

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美國華盛頓大學(University of Washington)天文學家Christa Van Laerhoven、 Rory Barnes和亞利桑納大學(University of Arizona)Richard Greenberg等人發現:年紀大了還有好友相伴是件很棒的事,對宇宙中的地球級老行星而言也一樣。

行星會隨著時間緩緩冷卻,熔融的核心逐漸固化,內部的產能活動逐漸平息,無法藉由控制二氧化碳含量來防止失控暖化或失控冷化,因而無法維持適合生物生存的環境。但Van Laerhoven等人發現:某些與地球大小差不多的古老行星,受到其外側鄰近行星伙伴的重力拉扯,能產生足夠的熱來防止行星內部冷卻,讓行星環境能留存生命的機會變大;這個過程稱為「潮汐加熱(tidal heating)」。

潮汐加熱並非新理論,木星衛星中的木衛一(埃歐,Io)和木衛二(歐羅巴,Europa)就受到木星重力的潮汐加熱作用,使它們內部被加熱,讓木衛一迄今仍有非常活躍的火山作用,木衛二則可能有個地下海洋。

這些天文學家將相同概念應用在系外行星系統的電腦模擬中,結果發現:在年老的低質量恆星的適居區中,以非圓形軌道公轉的年老地球級系外行星,也存有這種潮汐加熱效應。這類低質量恆星的質量僅約太陽的1/4而已,是以其適居帶也比較接近恆星本身。

行星離母恆星愈近,所受到的恆星重力愈強,行星可能會被恆星重力拉扯變形成橄欖球狀;當離恆星愈遠,受到恆星重力愈弱,行星會「放鬆」成球形。這種接連不斷的鬆弛過程,可導致行星內部層狀結構彼此間互相摩擦而生熱。

之所以需要外側鄰近處有另一顆行星,是因為如此一來才能保持地球級行星的軌道為非圓形軌道,也才有打造適居行星的潛能。否則當地球級行星軌道接近圓形,繞母恆星公轉時受到的重力大小幾乎不變,行星形狀不會改變,也就沒有潮汐加熱的效應了。

因此,這些天文學家認為:一旦發現某顆又老又小的恆星的適居區中有地球級行星,那得趕緊在稍外側之處搜尋看看有沒有另一顆行星;如果有,那麼適居區中的這顆地球級行星擁有生命適存環境的機會就多了一些。

若老行星有它自己的板塊運動,再加上受到外側鄰近行星伙伴的潮汐加熱效應,或許可讓這樣的行星的表面成為宇宙中適居時間最長的世界之一。或許在遙遠的未來,當我們的太陽死亡之後,人類的子孫後裔就是生活在這類行星上。

圖片說明:某顆繞行小一點的老恆星公轉的年老行星,受到外側鄰近的行星伙伴的重力影響,可能因潮汐加熱而產生足夠的熱能,即使它們的母恆星逐漸老去,無法在進行核融合反應來產生光與熱,年老行星依然能保持適合生命生存的環境。但這樣的行星看起來會是什麼模樣?Barnes解釋:如果其母恆星與太陽大小差不多,則當這顆恆星老去,表面溫度降低使得適居帶比較接近恆星本身,在適居帶中的行星所見的太陽,將比現今在地球上所見還大10倍;而畫面右上方的彎月狀天體,不是月亮,而是顆鄰近的土星級行星,正是這顆鄰近行星的潮汐加熱使行星表面還維持適居狀態。影像中所見的天空偏暗,這是因為這顆老恆星所發出的輻射中,藍光的比例偏低,所以行星大氣並不會因為散射藍光而讓天空看起來如地球一樣是淺藍的。

資料來源:Companion planets can increase old worlds’ chance at life, 2014.07.31, KLC

本文轉載自網路天文館

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