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超级地球能孕育生命吗?

“超级地球”指的是体积是地球1.5~2倍左右的系外岩石行星。具有岩石地表是一颗行星拥有生命宜居环境的基本条件。在已经发现的系外行星中,大量行星都是超级地球这样类型的行星。这些行星适合孕育生命吗?

超级地球能孕育生命吗?“虽然观察系外行星大气组成结构是寻找外星生命的第一个途径,可是行星上很多的地面环境是受到其地下情况的影响。”卡内基技术学院(Carnegie Institute of Technology)地球与行星实验室(Earth and Planets Laboratory)负责人卡尔森(Richard Carlson)说。从地球的情况来看,硅酸盐地幔和金属核的内部动力学和结构是地壳运动的推动因素,并产生地球磁场,保护生命免受高能宇宙射线的袭击。没有这个磁场保护罩,地球就不是一个宜居的环境。类似的,科学家认为探察超级地球内部的动力循环和结构,也是了解其地表环境、继而推测该星球是否宜居的一个重要方法。2月9日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)期刊的一份研究想到了在实验室建立模拟这类星球地核环境的方式。超级地球能孕育生命吗?卡内基技术学院进行模拟行星内部环境的研究已经有几十年的经验。他们把少量的物质样品置于高压和高温的环境下,但是有的时候这些技术遇到瓶颈。卡内基技术学院的费英伟(Yingwei Fei)说:“超级地球内部环境压力可超过1400万个大气压,要在实验室模拟这些环境,我们不断遇到困难。”最近他们获得了突破。借助桑迪亚国家实验室的Z脉冲功率设施(Z Pulsed Power Facility),他们终于可以直接冲击高密度布里奇曼石(bridgmanite,高压状态下的硅酸镁)样品。Z脉冲功率设施是世界上最大的高频电磁波发生器,用于在极端温度和压力条件下测试材料。科学家认为,高压状态下的硅酸镁是超级地球地幔层的主要物质。实验结果显示,在超级地球内部环境下,布里奇曼石有着很高的熔点,这对行星内部动力循环机制起到重要作用。按照行星内部热力学演化规律,研究者认为这些超级地球在诞生初期,可能有过支持星球磁场的动力,但是降温后消失,长达几十亿年的时间里都不足以支持磁场。之后随着内核的结晶,在内部轻一些元素的运动下,这种动力机制将恢复,重新启动磁场。超级地球能孕育生命吗?费英伟说:“有能力进行这些测量,是为最高8倍地球质量的超级地球建立内部环境可靠模型的关键之处,这些成果对我们解释观测数据的能力有着深远的影响。”

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