研究表明:像地球一样“倾斜”的行星更有可能进化出复杂生命

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据国外媒体报道,像地球一样倾斜的行星更能进化出复杂的生命。这一发现将帮助科学家在系外行星上发现更先进的生命。这项由NASA资助的研究在Goldschmidt地球化学会议上发表。自从1992年发现系外行星以来,科学家们一直在寻找一个可以维持生命的世界。

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他们认为,为了维持基本生命,系外行星需要与恒星保持适当的距离,这样液态水才能存在。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。

氧在呼吸过程中起着重要作用,呼吸是一种化学过程,驱动着大多数复杂生物的新陈代谢。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,氧气是必不可少的。虽然早期地球上有基本的生命形式,但氧气却很少。

科学家们开发了一个复杂的模型,模拟地球上生命产生氧气所需的条件。该模型允许他们输入不同的参数来显示地球不断变化的环境如何改变光合生物产生的氧气量。

首席研究员斯蒂芬妮·奥尔森说:“这一模型使我们能够改变诸如一天的长短、大气总量或陆地分布等因素,以观察海洋环境和海洋中产氧生物的反应。”

研究人员发现,日照时间的增加、表面压力的增加和大陆的存在都会影响海洋环流模式和相关的营养物质输送,从而增加氧气的产生。他们认为,这些关系可能有助于地球的氧化,因为随着地球自转的减慢,大陆的增长和表面压力的增加,氧气被转移到大气中。

参与这项研究的芝加哥大学的研究生Megan Barnett说:“当我们模拟了“轨道倾斜”时,最有趣的结果就出来了。换句话说,当行星围绕恒星旋转时,它是如何倾斜的“在我们的模型中,更大的倾斜增加了海洋中光合作用产生的氧气,部分原因是它提高了生物恢复的效率,”她继续说。其效果类似于将维持生命的营养物质增加一倍

据报道,地球的球体与地轴成23.5度角。这给了我们四季,地球的一部分在夏天比冬天接受更多的阳光直射。然而,并非太阳系中的所有行星都像地球一样倾斜:天王星倾斜98度,而水星则不是。”巴内特说:“相比之下,比萨斜塔的倾角大约为4度,而这颗行星可能相当倾斜。”

奥尔森博士说:“在寻找另一个星球的生命时,有很多因素需要考虑。这颗行星必须与恒星保持适当的距离,才能有液态水和生命起源的化学物质。但我们知道,并不是所有的海洋都是理想的生命栖息地,甚至更小的海洋亚群也有合适的栖息地,这使得动物层面的生命更加复杂。像天王星这样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其产生含氧大气的可能性,这可能成为微生物生命的灯塔,并为大型生物的新新陈代谢提供燃料。最重要的是,一个稍微沿其轴线倾斜的世界更有可能演变成复杂的生命。这将有助于我们缩小对宇宙中复杂甚至智能生命的研究范围。”

Timothy Lyons是加利福尼亚大学地球与行星科学系杰出的生物地球化学教授,他说:“地球上第一次生物氧的产生以及在大气和海洋中第一次大量的氧气积累是地球上生命史上的里程碑。对地球的研究告诉我们,当我们在遥远的系外行星上寻找生命时,氧气可能是最重要的生物标志物之一。通过数值模拟,奥尔森和他的同事们探索了比地球历史上观测到的行星可能性更大的临界范围。重要的是,这项工作揭示了关键因素,包括行星的季节性,如何增加或减少从太阳系外生命获得氧气的可能性。这些结果一定会帮助我们找到这种生活。”

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