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科學家發現探測岩石質行星上海洋與外星生命的新方法
天文學家利用太空望遠鏡已經發現超過5,200個以上的系外行星系統。運用最新的觀測技術﹐科學家可以直接測量行星與主星之間的距離﹑軌道週期﹐並運用這些資訊來協助辨別這顆行星是否位於宜居帶之內。雖然在太陽系內﹐可以利用觀察行星表面是否出現液體反射太陽的閃光﹐來確認液態海洋的存在。但由於這些閃光十分微弱﹐並不適合用來探測遙遠的系外行星。所以到目前為止﹐還是沒有一種方法可以直接確認岩石質的系外行星地表﹐是否存在著液態水海洋﹐這也意味著它是否真正屬於一顆宜居行星。
藝術家筆下的系外岩石質行星Ross-508b。天文學家可以比較同一行星系統中﹐數顆岩石質行星大氣的二氧化碳含量。若其中一顆行星二氧化碳明顯較少﹐或許就可以判別行星表面存在廣闊的液態水海洋。
直到近期研究團隊參考探測金星﹑地球﹑火星這3顆太陽系行星的經驗﹐發展出一種探測岩石質系外行星上海洋的方法。金星﹑地球和火星在本質上其實十分相似﹐因為這3顆星球都具有岩石質地表並且位於相對溫暖的區域內﹐但卻只有地球擁有廣闊的液態水海洋。科學家也注意到這一點並進一步研究發現﹐相對於金星﹑火星的演化過程來說﹐地球從某段時期開始﹐大氣中的二氧化碳含量明顯減少並持續維持至今。因此研究人員推論﹐這些二氧化碳應該是大量溶於海洋之中並且進入地球的水循環過程。
數億年來﹐地球上的海洋吸收了大量的二氧化碳﹐幾乎相當於今天金星大氣中的二氧化碳總量。因此如果與鄰近的行星相比較﹐這種全球性的氣候變遷效應會讓地球大氣中的二氧化碳含量與金星﹑火星相較之下﹐明顯少了許多。換句話來說﹐若在系外行星系統中發現多個岩石質行星擁有大氣層﹐學者們就可以繼續測量其二氧化碳含量﹐看看其中一顆行星的二氧化碳含量是否明顯低於其他行星﹐就可以藉此判別表面上是否存在大量液態水以及是否為宜居行星。
然而判別是否屬於移居行星只是第一步﹐接下來就要確認其上是否有生命存在。在地球上植物和一些微生物會藉由行光合作用﹐吸收二氧化碳並釋出氧氣﹐若氧氣對流至高空﹐受太陽光照射就會發生反應形成臭氧。因此若發現行星大氣中的二氧化碳含量減少且同步出現臭氧﹐或許就可以判別這顆岩石質行星上存在著較高階層的生物並且遍佈整顆行星。天文學家們認為藉由採用這種新模式﹐未來尋找系外行星生命的腳步將會加快許多。
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