构造板块并不是生命存在所必需的学术资讯

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▲艺术家笔下的Kepler-69c，它是一颗据地球2700光年的“超级地球”。

宇宙中也许存在着更多的宜居行星。美国宾州州立大学的地球科学家近日在《天体生物学》杂志上发表论文提出：科学家一直认为构造板块是生命所需稳定环境的必要条件，但事实并非如此。

当搜寻宜居星球或其他行星上的生命时，科学家们会寻找大气二氧化碳的生物特征。在地球上，大气二氧化碳会通过温室效应提高地球表面的热量。碳还会经由自然过程在地表和大气间循环。“火山作用会释放气体到大气中，之后，二氧化碳从大气中分离出来，汇集到地表岩石和沉积物上。”地球科学助理教授Bradford Foley说，“平衡这两个过程可以使大气中的二氧化碳维持在特定的浓度，这对于保持气候温和生命的生存是非常重要的。”

地球上大多数的火山位于构造板块的边缘，这也是为什么科学家认为构造板块对于生命来说是必需的。此外，板块俯冲（两个板块相遇时，一个板块下插到另一相对被动的板块之下）也会将碳推入地幔而促进碳循环。

没有构造板块的星球被称为静止盖层行星。这些星球的地壳作为一整块巨大的、球形的板块漂浮在地幔之上。科学家认为这种类型的星球比具有构造板块的星球更多。事实上，地球是目前唯一被确认具有构造板块的星球。

Foley和Andrew Smye创建了一个行星生命周期的计算机模型，研究了在最初的热量收支或行星形成时的热量和放射性产热元素的基础上，该行星的气候可以维持多少热量。运行数百个代表不同行星大小和化学构成的模拟后，研究人员发现静止盖层行星可以维持液态水条件数十亿年。极端情况下，它们可以维持生命生存多达40亿年，差不多是地球迄今为止存在生命的时间。“静止盖层行星上也有火山作用，但由于循环少，持续时间要比具有构造板块的行星短。”Smye说，“火山爆发会导致一连串的熔岩流，随着时间的推移，它们就像一层蛋糕一样被埋在地下。岩石和沉积物的温度越高，它们被埋得越深。”

研究人员发现在足够高的热量和压力下，二氧化碳气体可以从岩石中逃逸到表面（脱气作用）。在地球上，相似的过程发生在水进入断裂带时。脱气过程的增加在一定程度上取决于此星球上产热元素的类型和质量。“这里存在一个最有效的范围——星球释放出足够的二氧化碳以保持不被冻结，但又不会因太多而导致风化作用不能从大气中分离出二氧化碳以及不能维持气候温和。”

根据这个模型，产热元素的存在和数量对于探索星球存在生命的潜力来说是更好的预测指标。“这项研究的有趣之处是，行星的初始成分或大小对于它是否宜居非常重要。”Smye说，“行星的未来从诞生之初就确定了。”

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编译：Sky 审稿：阿淼责编：张梦

期刊来源：《天体生物学》

期刊编号：1531-1074

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180730172814.htm