圖為潛在宜居系外行星比鄰星b，繞紅矮星比鄰星運(yùn)行。

與許多其他問(wèn)題一樣，答案是“視情況而定”。根據(jù)國(guó)際天體物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)的新模型研究，行星上的水量會(huì)顯著影響其變成冰球的可能性。對(duì)于像地球這樣的行星來(lái)說(shuō)，只要減少8% 的陽(yáng)光就會(huì)將其完全凍結(jié)。但干燥的行星要“堅(jiān)硬”得多，可以進(jìn)一步擴(kuò)大宜居行星的極限，增加我們發(fā)現(xiàn)外星生命的可能性。

我們不知道像地球這樣的行星有多常見(jiàn)，尤其是那些地表水比例相似的行星。我們可能需要幾十年的時(shí)間和大量的系外行星搜尋才能得到明確的答案。但在此之前，我們可以使用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)分析各種類(lèi)型的行星如何行為和演化。

但行星是如此復(fù)雜。行星上的溫度還取決于多種因素。顯然，行星接收到的光量非常重要，但是行星的反射率也有很大的影響，因?yàn)槿绻廨椛涞竭_(dá)行星表面并直接反彈回太空，它不會(huì)對(duì)加熱產(chǎn)生任何作用表面。因此，大氣中的水分含量也很重要，因?yàn)樗魵饪梢援a(chǎn)生溫室效應(yīng)，對(duì)地表變暖有重大影響。

以一顆主要是陸地、表面液態(tài)水較少的行星為例。如果將一顆與地球大小完全相同的類(lèi)地行星置于地球軌道上，該行星將比地球涼爽得多，因?yàn)榇髿庵械乃魵廨^少，溫室效應(yīng)也較弱。

但當(dāng)光量較低時(shí)，類(lèi)地行星會(huì)變得更溫暖，因?yàn)槠浔砻娴脑坪脱┹^少，反射率較低，因此它可以更有效地利用陽(yáng)光。

從地球到霍斯

一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)將上述思維過(guò)程發(fā)揮到了極致，研究了類(lèi)地行星隨著光量變化的演化。結(jié)果并不令人意外：如果地球溫度下降太多，它就會(huì)凍結(jié)成冰。但他們還發(fā)現(xiàn)，類(lèi)地行星比含水量較高的類(lèi)地行星“停留”的時(shí)間要長(zhǎng)得多。

問(wèn)題主要出在水上：當(dāng)?shù)厍驕囟壬晕⑾陆禃r(shí)，一些液態(tài)水就會(huì)結(jié)冰。由于冰的反射能力比水強(qiáng)得多，因此多余的冰會(huì)反射更多的陽(yáng)光，從而阻止陽(yáng)光到達(dá)地表并加熱地球。其結(jié)果是，行星的溫度會(huì)下降一些，形成更多的冰，反射率會(huì)進(jìn)一步增加。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，最終會(huì)向失控溫室效應(yīng)的反方向發(fā)展，形成“失控冰川效應(yīng)”，地球就會(huì)變成一個(gè)巨大的“雪球”。

先前的研究表明，在地球上，如果我們維持目前大氣中二氧化碳濃度，即使接收到的陽(yáng)光量減少8%，也足以啟動(dòng)災(zāi)難性循環(huán)。事實(shí)上，類(lèi)似的現(xiàn)象在地球歷史上可能發(fā)生過(guò)一兩次。

但類(lèi)地行星可以存在更長(zhǎng)時(shí)間，主要是因?yàn)樗鼈兒休^少的水，而且它們的大部分表面沒(méi)有被水覆蓋。研究人員在模擬中發(fā)現(xiàn)，在與地球二氧化碳濃度相同的類(lèi)地行星上，即使陽(yáng)光照射量只有地球的77%，也不會(huì)完全凍結(jié)。

宜居邊界

這個(gè)邏輯反過(guò)來(lái)也適用。水蒸氣是一種關(guān)鍵的溫室氣體，因此如果太陽(yáng)的熱量增加，像地球這樣的行星可能會(huì)演變成像金星這樣的煉獄。首先，地球的溫度會(huì)持續(xù)上升，釋放更多的水到大氣中，導(dǎo)致更多的熱量被困在地表，導(dǎo)致地表溫度進(jìn)一步上升，產(chǎn)生更多的水蒸氣……從而導(dǎo)致失控的溫室效應(yīng)會(huì)發(fā)生。這其實(shí)就是地球的命運(yùn)。幾億年后，太陽(yáng)的亮度和熱量將急劇增加，為上述場(chǎng)景打響“發(fā)令槍”。

由于類(lèi)地行星的水含量比地球少得多，因此大氣中的水蒸氣也較少。即使溫度升高，也不會(huì)引起太大的變化。這項(xiàng)模擬研究發(fā)現(xiàn)，即使附近恒星的熱量比太陽(yáng)高80%，類(lèi)地行星也不會(huì)陷入水深火熱的境地。

這些模擬結(jié)果極大地改變了我們對(duì)行星宜居條件的假設(shè)。恒星周?chē)囊司訋侵感行潜砻婵梢源嬖谝簯B(tài)水而不會(huì)太冷而無(wú)法凍結(jié)或太熱而無(wú)法蒸發(fā)的區(qū)域。但此前對(duì)于宜居帶的猜測(cè)都是基于類(lèi)地行星，即行星表面的水含量與地球相似。但這項(xiàng)研究表明類(lèi)地行星比地球“堅(jiān)韌”得多。類(lèi)地行星上可能存在液態(tài)水，其距離恒星的距離比之前計(jì)算的宜居帶范圍更近或更遠(yuǎn)。這意味著，如果我們發(fā)現(xiàn)一顆與地球大小相似的行星，我們就不能排除它適合居住的可能性，即使它在傳統(tǒng)的宜居帶概念之外。 （葉子）