像地球一样倾斜的适居行星更有能力进化出复杂的生命

旋转轴倾斜的系外行星

艺术家对系外行星的印象,显示倾斜的旋转轴(改编自美国宇航局的原始图像)。来源:美国国家航空航天局喷气推进实验室

像地球这样沿轴线倾斜的行星更有能力进化出复杂的生命。这一发现将有助于科学家完善对外星行星上更高级生命的探索。这">美国国家航空航天局这项由美国资助的研究在戈德施密特地球化学会议上发表。yabovip2021

自1992年首次发现系外行星(绕遥远恒星运行的行星)以来,科学家们一直在寻找可能存在生命的世界。人们认为,为了维持基本的生命,系外行星需要与它们的恒星保持适当的距离,以便液态水的存在;所谓的“适居带”。然而,对于更高级的生命来说,其他因素也很重要,尤其是大气中的氧气。

氧气在呼吸作用中起着关键作用,呼吸作用是驱动大多数复杂生物新陈代谢的化学过程。一些基本的生命形式产生少量的氧气,但对于更复杂的生命形式,如植物和动物,氧气是至关重要的。早期的地球几乎没有氧气,即使存在基本的生命形式。

科学家们建立了一个复杂的模型,描述了地球上生命产生氧气所需的条件。这个模型允许他们输入不同的参数,以显示一个星球上变化的环境如何改变光合作用生命产生的氧气量。

首席研究员斯蒂芬妮·奥尔森(普渡大学)说:“这个模型让我们可以改变诸如白天的长度、大气的数量或陆地的分布,以观察海洋环境和海洋中产氧生物的反应。”

研究人员发现,日数的增加、更高的表面压力和大陆的出现都会影响海洋环流模式和相关的营养物质运输,从而增加氧气的产量。他们认为,随着地球自转速度的减慢,大陆的增长,地表压力的增加,这些关系可能促进了氧气向大气的转移,从而促进了地球的氧化作用。

“当我们模拟‘轨道倾角’时,最有趣的结果出现了——换句话说,当行星围绕其恒星旋转时,它是如何倾斜的,”Megan Barnett解释说芝加哥大学参与这项研究的研究生。她继续说:“在我们的模型中,更大的倾斜增加了海洋中光合作用氧气的产量,部分原因是提高了生物成分回收的效率。其效果类似于将维持生命的营养物质增加一倍。”

地球在它的轴线上倾斜23.5度。这给了我们季节,地球的部分地区在夏天比在冬天接受更多的直射阳光。然而,并不是太阳系的所有行星都像地球一样倾斜:">天王星倾斜到98度,而水星一点都不倾斜。“相比之下,比萨斜塔倾斜约4度,所以行星倾斜可能相当大,”Barnett说。

奥尔森博士继续说:“在另一颗行星上寻找生命需要考虑几个因素。这颗行星需要与它的恒星保持适当的距离,以便有液态水和生命起源的化学成分。但并非所有的海洋都是我们所知的生命的伟大宿主,更小的一部分海洋将拥有适合生命发展到动物级别复杂性的栖息地。像天王星一样倾斜的行星的轻微倾斜或极端的季节性可能会限制生命的增殖,但行星在其轴线上的适度倾斜可能会增加它形成含氧大气的可能性,这种大气可以作为微生物生命的灯塔,并为大型有机体的新陈代谢提供燃料。底线是,在轴线上稍微倾斜的世界可能更有可能进化出复杂的生命。这有助于我们缩小对宇宙中复杂甚至智慧生命的搜索范围。”

加州大学河滨分校地球与行星科学系生物地球化学特聘教授Timothy Lyons评论道:yabovip2021

“地球上第一次产生氧气,以及氧气在大气和海洋中的第一次显著积累,是地球生命历史上的里程碑。对地球的研究告诉我们,氧气可能是我们在遥远的系外行星上寻找生命的最重要的生物特征之一。通过数值模拟从地球吸取的经验教训,奥尔森和同事探索了一个关键的行星可能性范围,比在地球历史上观察到的范围更广。重要的是,这项研究揭示了一些关键因素,包括行星的季节性,是如何增加或减少从太阳系外的生命中找到氧气的可能性的。这些结果肯定有助于指导我们寻找这种生命。”

3评论“像地球一样倾斜的适居行星更有能力进化出复杂的生命”

  1. 月球对潮汐的影响对复杂生命的形成又有什么影响呢?

    • 是的,怎么了!?这篇文章是关于最佳生产力的假设,假设一个衰老的星球(大陆,氧化光合作用)。

      如果生命在地球早期的海洋中进化,它们就不会注意到这一点。

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