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荒芜行星能出现生命吗?计算机模拟行星生命演化

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 次 分享到_微信朋友圈:

 

示意图:年轻的地球

  天文学家们近日构建了一组计算机模型,可用于模拟近期发现的一些类地行星的环境状况。这些模型将评估附近的恒星发出的紫外辐射将如何对系外行星环境的宜居性产生影响

 

示意图:系外行星世界

  这项模拟工作深深植根于对地球早期历史的研究。研究人员所模拟的第一阶段代表的是一个生命出现之前的世界。此时大气中的主要成分是二氧化碳,与大约39亿年前的情景相似

  从事地外生命探索工作的天文学家们近日构建了一组计算机模型,可用于模拟近期发现的一些类地行星的环境状况。这些模型将评估附近的恒星发出的紫外辐射将如何对系外行星环境的宜居性产生影响。

  这一组计算机模型中的每一个都代表了地球历史的一个阶段,研究人员希望这将帮助他们判断在其他行星世界中是否有可能演化出生命体。

  美国康奈尔大学天文学副教授丽萨·卡尔滕格(Lisa Kaltenegger)表示:“根据其强度的不同,紫外辐射对于生命而言可以是有益的,也可以是有害的。我们希望能够确认那些年轻的‘地球’所接收到的辐射量大小并判断其对于生命演化的影响?!?/p>

  这项研究的第一作者萨拉·鲁海墨(Sarah Rugheimer)表示:“我们将能够目睹大量处于不同演化阶段,不同类型的行星体,但我们希望能够从地球的历史中截取出4个不同的时期,并将其作为我们预期情景的样本案例。而随着下一代探测任务的启动,我们预期将观察到大量不同类型的系外行星?!?/p>

  这项模拟工作深深植根于对地球早期历史的研究。鲁海墨与合作研究者所模拟的第一阶段代表的是一个生命出现之前的世界。此时大气中的主要成分是二氧化碳,与大约39亿年前的情景相似。

  所模拟的第二个阶段大约对应于地球上的20亿年前,此时大气中的氧气含量开始上升,出现了一个活跃的生物圈以及生物合成作用。

  从最初的蓝细菌出现开始,大气中的氧气含量开始逐渐累积并最终上升到当前的水平。

  鲁海墨表示:“并非仅仅是紫外辐射的量有多少,还必须考虑特定类型的紫外辐射对生物造成的影响。除了对紫外辐射总量的观察之外,我们还考虑了哪种波段的紫外线将会对生物体的DNA以及其他生物分子造成最为严重的破坏?!?/p>

  在大约8亿年前,最早的多细胞生物开始出现,而这正是此番研究组所模拟的第三个阶段,此时大气中的氧气已经达到了相当于今天大气含氧量10%的水平。

  而研究组所模拟的第四个阶段就代表了当今的地球环境,大气中二氧化碳的含量设定约为355ppm,氧气水平也参照当前大气含量。

  研究人员注意到,所有在氧气水平开始上升之后的阶段中,那些最高温和最低温的恒星紫外辐射对生命造成的危害反而最小。在高温恒星的情况下,这是由于出现了更强烈的大气臭氧屏蔽作用,而在低温恒星的情况下,这则是由于更少的致命紫外辐射通量。鲁海墨表示:“这项工作将我们预期在其他行星上可能存在的天体物理学条件,与在地球上开展的生命起源实验之间建立起一种联系?!?/p>

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