大家想象过偌大的宇宙中,有多少个和地球一样能够产生生命,并发展成文明的星球吗?可能有很多人认为:宇宙这么大,星球这么多,肯定有很多像地球这样的行星,并且发展出的文明可能比地球的文明还要高级。
然而,即使在辽阔的宇宙中,像地球这样的行星也可能是稀有的存在。意大利那不勒斯大学的Giovanni Covone领导的研究小组发表了一项研究成果,表明像地球一样拥有丰富生物圈(生命栖息的领域)的行星很可能只存在极少数。
■关注植物的光合作用,分析10个系外行星的环境
迄今为止,人类已经发现了4400个以上的太阳系外行星,其中包括几颗围绕恒星的宜居带(类地行星表面可能存在液态水的区域)公转的类似地球的岩石行星。这些系外行星可能有适合生命居住的环境,因此受到了很大的关注。
Covone 及其同事现在专注于地球上植物释放氧气的光合作用,以检查太阳系外行星在宜居带的宜居性。植物通过光合作用从水和二氧化碳中产生的有机物和氧气是动物生存必不可少的。因此,通过计算行星从恒星接收到的光合作用有效辐射 (PAR※) 量,Covone 等人研究了存在像地球这样的生物圈由释放氧气的光合作用支持的可能性。
※PAR……全称photosynthetic active radiation,表示为植物用于光合作用的波长为400 ~ 700nm的可视光线。
“Kepler-186f”、“TRAPPIST-1e”、“same f”和“same g”等10颗系外行星从恒星接收到的有效光合辐射,包括距离我们约 4.22光年的“Proxima Centauri b”。研究小组对此进行了分析,发现大多数系外行星在产生氧气的光合作用方面可能不如地球活跃。
据研究小组称,围绕表面温度不到3700开尔文(※绝对温度)的恒星公转的系外行星,虽然可以进行光合作用,但无法维持地球那样的生命圈。在围绕表面温度约2600开尔文以下的恒星公转的情况下,光合作用本身可能不会被激活。另外,在表面温度比太阳(约6000开尔文)高温的恒星中,光合作用的有效辐射也会变强,但是由于恒星的寿命变短,行星上复杂的生命无法得到足够的时间进化的可能性很高。
※开尔文……Kelvins,为热力学温标或称绝对温标,是国际单位制中的温度单位。 开尔文温度常用符号K表示,其单位为开。每变化1K相当于变化1℃,计算起点不同。摄氏度以冰水混合物的温度为起点,而开尔文是以绝对零度作为计算起点,即-273.15℃=0K。开尔文过去也曾被称为绝对温度。水的三相点温度为0.0076℃,也可以说开尔文是将水三相点的温度定义为273.16K后所得到的温度。
另一方面,作为此次研究对象的10颗系外行星中,关于位于“天琴座”方向约1200光年处的“开普勒42b”,研究小组认为有可能支撑地球那样的生物圈。开普勒42b被认为是一颗直径约为地球的1.34倍、质量约为地球2倍的岩石行星,围绕着表面温度约4400开尔文的恒星“开普勒442”的宜居带公转。
Covone指出,这次的成果表明,像地球这样的状态的行星并不像人们所期待的那样普遍,支撑丰富的生物圈的最佳条件似乎并不宽松。另外,此次研究的焦点是利用光合作用有效辐射的氧发生型光合作用,研究小组还提到今后有必要将研究对象扩大到利用近红外线的氧发生型光合作用和非氧发生型光合作用。
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