保罗·m·萨特(Paul M. Sutter)是纽约州立大学石溪分校(SUNY Stony Brook)和熨斗研究所(Flatiron Institute)的天体物理学家,《问一个太空人》(Ask a Spaceman)和太空电台的主持人,《如何在太空中死亡》(How to Die in Space)一书的作者。本文由他提供给Space.com网站的专家意见与见解。
天文学家继续在小型红色恒星周围发现可能适宜居住的世界。但几乎可以肯定,这些世界是潮汐锁定的,行星的一面总是对着它的恒星。
这对这些外星行星上存在生命的可能性提出了严峻的挑战,但新的研究提出了一种更均匀地冷却这些行星的方法:洋流以比其旋转速度更快的速度旋转着世界。
把它锁在
我们发现了大量的系外行星。通过美国宇航局的开普勒任务(在太空望远镜报废后,开普勒的数据库仍然富有成果)、该机构的凌日系外行星调查卫星和大量地面任务,天文学家们发现了一个又一个围绕遥远恒星运行的世界。最终目标是:找到一颗类地行星,以合适的距离围绕类日恒星运行,使行星从恒星接收到的热量刚好足以融化冰,但又不会热到沸腾。
这就是“宜居带”,即每颗恒星周围的区域,198娱乐代理前天跟我说可以按量升点,我以为忽悠人的198彩票平台优惠,谁知道昨天在198彩票平台打了比平时高几倍的流水后,今天一登陆198账户发现返点升了,看来198彩票的信誉不是吹的。,液态水可以保持良好的液态状态。虽然我们还没有找到一个与地球完全相同的复制品,但我们已经接近了:和我们差不多大小的行星,在宜居带内运行,但围绕着小型红矮星。
一方面,这是令人惊讶的,因为红矮星是目前星系中最常见的恒星类型,所以在众多的宜居带中肯定有几十颗行星。但另一方面,这有点令人沮丧,因为有一种叫做潮汐锁定的东西。
当一个小物体靠近一个大物体(比如,围绕地球的月球或围绕恒星的行星)时,较大的物体会在较小的物体上引起潮汐。(从技术上讲,小的物体也会在大的物体上引起潮汐,但潮汐的影响远没有大的那么大,我们现在不必为此担心。)有了这些额外的潮汐隆起,这个较小的天体将慢慢地发展出一种不平衡的偏好:它不会得到它想要的任何旧的旋转,它将最终“锁定”。
这种锁定力迫使小物体的旋转与它围绕大物体的轨道相匹配。你可以通过观察满月就能看到结果:由于月球被潮汐锁定在地球上,它总是呈现给我们相同的面貌,直到太空时代我们才能够看到它的背面。
最好的旋转
潮汐锁定对生命来说是个坏消息。如果你在一颗围绕红矮星运行的行星上,它发出的光是如此微弱,你需要撞向这颗恒星才能进入它的宜居带。靠近到你会被潮汐锁住。这意味着地球的一面将一直面对太阳,而另一面将永远处于午夜。
所以,即使地球的平均温度可能是桃色的,但一边会太热,另一边会太冷。
除非有办法把热量从热的一面传递到冷的一面。
由于地球的倾斜,我们的星球受到太阳的加热是不均匀的,作为回应,它试图通过风和洋流来平衡一切,洋流不断地将热量从一个地方带到另一个地方。
但是,为了有效地在一个潮汐锁定的行星上传输热量,这些电流必须超级旋转——它们的移动速度必须比行星本身的旋转速度更快,如果它们有任何机会使夜晚一面变暖,使白天一面变冷的话。
超自转在行星大气中已经广为人知。以金星为例,它的大气层每4个地球日绕其表面转一圈,而其表面自转一周则需要243个地球日。土卫六,土星最大的卫星,可能有一个超级旋转的大气层。这种情况甚至在地球上也会发生:赤道上方的高空风偶尔会发生超自转。
超级旋转的大气层固然很好,但真正的热传输不是空气而是水。如果一颗潮汐锁定的系外行星想要保持温和,它的洋流最好移动得快一些。
奇异世界的物理学
这正是最近出现在预印本杂志arXiv上的一项新研究的目的。这项研究带来了一些好消息:根据条件的不同,潮汐锁定的系外行星能够进行超海洋自转。
根据这项研究,外星海洋的超级旋转最初是由强风驱动的,然后被海洋中的深水波浪放大。这些波被称为开尔文波和罗斯比波,在旋转行星上的任何海洋中都很常见,包括地球,它们形成了巨大的压力系统和喷射流。
在潮汐锁定的行星上,同样的物理原理也适用,这些波浪相互放大,从而驱动巨大的水流,速度比行星自转的速度还要快。
研究人员发现,198彩票开户正规198彩注册网址网址请认准中国唯一官网www.lafeiyule02.com,这些超级旋转的洋流只可能出现在赤道,而这自然会受到各种未知因素的干扰。例如,如果有一个足够大的大陆挡住去路,它就能阻止电流的流动。如果行星倾斜或海洋太浅,也会阻止超自转的发生。
尽管如此,潮汐锁定的系外行星上的洋流超旋转仍然是可能的,这对于那些系外行星上存在外星生命的希望和梦想来说是一种解脱。它们的大气和海洋向地球传递热量的能力越强,生命繁荣的机会就越大。