【新浪科技】潮汐锁定星球的“中间地带”可能孕育生命形式新浪科技2020-07-15 09:15:300阅

新浪科技讯北京时间7月15日消息，据国外媒体报道，潮汐锁定的星球非常特殊，一侧永远是白天，另一侧永远是夜晚。然而，科学家最新研究称，这样的星球可能具备孕育生命的条件。
浩瀚宇宙非常奇特，对于一些星球，会看到“太阳”永远不会升起或者落下，如果一颗行星绕轴旋转一次所需时间与绕主恒星公转一周的时间相同，那么站在该行星表面就会看到主恒星始终静止不动，这样的行星仅有一侧朝向主恒星，该情况叫做“潮汐锁定” 。

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图1/6潮汐锁定行星仅能一侧朝向主恒星，这将影响该行星的气候系统。图中艺术家描绘的系外行星犹如一颗巨大的眼球，行星光亮一侧是液态海洋，黑暗一侧覆盖着冰冷外壳。潮汐锁定行星是“双面世界” ，一侧总是白天，而另一侧是永恒的夜晚。两侧之间边界是永久微明的细环区域，这里的“太阳”可能持续升起，也可能持续不升起，但该区域光亮微明，比永恒的黑夜更亮一些。太阳系许多星球都处于潮汐锁定状态，其中包括：月球，其他太阳系中环绕主恒星运行的系外行星也可能是潮汐锁定。
多数潮汐锁定行星不适宜居住，一侧被主恒星烘烤，另一侧处于冰冻之中。天文学家对此类行星非常好奇，他们像科幻小说爱好者一样，一直思考此类行星是否可以孕育生命。目前，复杂的计算机模型和最新数据正在揭示这些潮汐锁定星球的大气层，这些研究将进一步证实——可能一些星球适宜生命存活。
英国牛津大学物理学家雷蒙德·皮尔霍姆博特说：“潮汐锁定没有什么特别糟糕的，永恒白天的区域是非常好的栖息地，可以孕育许多生物。 ”
旋转变慢
最邻近的潮汐锁定星球只需观测月球即可，我们的月球与地球保持潮汐锁定状态，受地球引力干扰作用，数百万年的时间里月球旋转速度已变慢。就像月球引力对地球海洋的作用，产生海洋潮汐，恒星引力对环绕的岩石行星产生影响，形成岩石隆起区域。
如果一颗行星自转速度比它环绕恒星的速度快或者慢，那么行星隆起部分就会稍微偏离中心。随着时间的推移，恒星引力对偏离中心的隆起部分的拖曳作用将逐渐减缓或者加速行星自转，直到它们达到平衡：行星每环绕恒星旋转一次，恰好环绕轴心自转一次。
这种潮汐效应在距离它们轨道非常近的行星上最为明显，这就是为什么月球潮汐锁定在地球，而地球却没有潮汐锁定在太阳。
冥王星和冥卫一也是潮汐锁定星球，两颗星球一侧始终朝向彼此，它们轨道非常邻近，体积大小也非常接近，以至于潮汐力导致它们自转同步。

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图3/6冥王星和冥卫一处于潮汐锁定状态。通常情况下，一个绕轨道运行的天体与另一颗较大天体潮汐锁定，但是冥王星和冥卫一体积接近，并且轨道距离很近，所以它们保持潮汐锁定状态。美国麻省理工学院行星科学家丹尼尔·科尔称，尽管天文学家掌握潮汐锁定星球的确切数量，但“基本预期”是，许多系外行星以该方式与它们的恒星彼此相连。
多数潮汐锁定星球都是“与众不同”的，一侧被高温烘烤，另一侧被冰冻。以大型岩石行星55 Cancri e为例，它每隔18小时环绕类太阳G型恒星运行一周。
在近期发表的《流体力学年鉴》中，皮尔霍姆博特描述了潮汐锁定星球的大气层，他说：“它太热了，在‘白昼一侧’会形成永久岩浆海洋，岩石蒸汽将蒸发到大气层中，然后在靠近‘黑夜一侧’附近区域凝结，因此该星球的雨水是由一氧化硅等物质构成。 ”
空气和水
在上个世纪，天文学家错误地认为金星可能处于潮汐锁定状态， 1903年，一份研究报告指出，在两个永远仅有白昼和黑夜的独立区域之间，肯定存在一片广阔的玫瑰色朦胧地带，这里的气候条件可能非常适合智慧生物存在。
美国芝加哥大学地球物理学家多里安·阿博特说：“科幻小说曾出现过‘过渡带’宜居性的乐观看法，小说中描述潮汐锁定行星的光明面和黑暗面之间的区域足够温暖，可让水以液态形式存在，或许还能让生命存活下来。 ”
研究人员对以上理论提出了质疑，天文学家称之为“终结者”的过渡带对于需要阳光生存的生物体而言是非常贫瘠的，但如果保持适当的大气层，可能就不需要一个过渡带来支持生命。
大气层将热量输送到行星周围，为液态水（或许还有生命）的广泛传播创造了条件，阿博特称，液态水或者地外生命不仅在“终结者”过渡带，它们将到处都是。
这里有一个宜居平衡点：大气层密度必须足够大，才能输送热量，但又不能密度大到让人窒息。相反，如果黑暗的一侧变得太冷，它可能会冻结空气，占据整个大气层。

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图4/6图中是从地球上空拍摄的黄昏，呈现从白天到夜晚的逐渐过渡，吸引着人们的想象，他们认为系外行星的过渡地带可能存在地外生命，这里有生命宜居的大气层，可能是系外行星最有可能存在生命的区域。2016年，阿博特和科尔设计一项模拟实验表明，正确的宜居平衡点是可以实现的：一些潮汐锁定的系外行星可以保持“恰好合适”的大气层，这些大气层可以有效地将热量转移，甚至使黑暗一侧保持温暖。

【新浪科技】潮汐锁定星球的“中间地带”可能孕育生命形式新浪科技2020-07-15 09:15:300阅

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