烟尘线：扩大寻找宜居行星的新方法

密歇根大学的一位天文学家和他的团队正在提出一种扩大对宜居行星搜索的新方法，该方法考虑了一个以前没有考虑过的区域：恒星和行星形成盘中所谓的烟尘线之间的空间。

在这个区域形成的世界 - 围绕可能建造行星的中心恒星旋转的尘埃盘 - 可能具有富含挥发性碳化合物的表面，与地球完全不同。根据Ted Bergin的说法，这些行星也将富含有机碳，但水贫乏，他领导了包括地球化学家，行星科学家，天体化学家和系外行星专家在内的研究。

当我们寻找类地行星时，我们不仅对看起来像我们的天体特别感兴趣，而且对那些由与我们相似的过程形成的天体特别感兴趣。目前的岩石系外行星模型是利用类似地球的大气条件和体积组成构建的，包括由碳基构建块和水形成的生命所必需的分子。

这些模型还关注行星形成盘内称为冰线的区域，这些区域距离盘的中心恒星足够远，标志着水或其他关键分子从气相转变为固相的位置。

类地世界，就像我们的星球一样，是由固体形成的。长期以来，人们一直认为，按质量计仅含有约0.1%水的地球一定是在水冰线内形成的。

但这种类型的模型可能太有限了，Berkin说。为了扩大对宜居行星的搜索，Berkin和他的研究小组提出了一种新的模型，该模型考虑了烟尘线，这是更接近太阳系恒星的边界。在这个边界和恒星之间，固体中的有机化合物从固体中升华成气体。考虑到这个区域还将包括可能比地球含有更多碳的岩石行星，这引发了人们对这类行星的可居住性意味着什么的质疑。

跨学科研究小组的研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上。

“它为我们寻找可居住性增加了一个新的维度。这可能是一个消极的维度，也可能是一个积极的维度，“贝尔金说。“这令人兴奋，因为它带来了各种无限的可能性。

正如地球缺水一样，它也是碳贫乏的，贝尔金说。在形成时，它可能只接收行星形成材料中每1个碳原子。天文学家认为烟尘线解释了为什么地球的碳如此之少。如果地球的构建块在烟尘线内形成，温度和太阳辐射会爆炸形成年轻行星的物质，将富含碳的化合物转化为气体，并限制供应给形成地球的固体中的碳。

该团队的模型理论化了在烟尘线和水冰线之间诞生的其他行星的形成。

贝尔金说，这样的世界似乎在我们的太阳系中不存在，但我们的太阳系并不能代表其他恒星周围大多数已知的行星系统。这些其他行星系统看起来完全不同。他说，他们的行星离太阳更近，而且要大得多，大小从所谓的超级地球到迷你海王星不等。

“这些要么是大岩石，要么是小气态巨行星 - 这是最常见的行星系统类型。所以也许，在银河系的所有其他太阳系中，存在一个我们以前没有意识到的天体群体，它们的内部有更多的碳。这样做的后果是什么?贝尔金说。“这对可居住性意味着什么需要探索。

在他们的研究中，该团队模拟了当一个富含硅酸盐的世界，按质量计为0.1%和1%的碳，并且在烟尘线区域形成可变的含水量时会发生什么。他们发现，这样的行星将通过称为释气的过程产生富含甲烷的大气层。在这种情况下，富含硅酸盐的行星中的有机化合物会产生富含甲烷的大气。

甲烷的存在为通过与恒星光子相互作用产生雾霾提供了肥沃的环境。这类似于我们太阳系中土卫六甲烷产生的雾霾。

“在这个区域内出生的行星，存在于每个行星形成盘系统中，将从它们的地幔中释放出更多的挥发性碳，”Berkin说。“这很容易导致雾霾的自然产生。在系外行星的大气中观察到了这种雾霾，并有可能改变我们认为可居住世界的微积分。

行星周围的雾霾可能是行星地幔中含有挥发性碳的路标。伯金说，在行星的地幔中，更多的碳，生命的支柱，意味着这颗行星有机会被认为是宜居的 - 或者至少值得再看一眼。

“如果这是真的，那么可能存在一类具有丰富挥发性碳的普通雾霾行星，这对可居住性意味着什么需要探索，”他说。“但还有另一个方面：如果你有一个地球大小的世界，你的碳比地球多怎么办?这对可居住性、对生命意味着什么?我们不知道，这很令人兴奋。

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