不需要使用板構造來維持生命？

賓夕法尼亞州立大學的地質學家認為，宇宙中可能有比我們之前認為的更多的宜居行星，板塊構造——長期以來被認為是適合生命生存的條件——實際上是沒有必要的。在尋找適合居住的行星或其他行星上的生命時，科學家們尋找大氣中二氧化碳的生物特徵。在地球上，大氣中的二氧化碳通過溫室效應增加地表熱量，碳也通過自然過程循環到地下並回到大氣中。地球科學助理教授布拉德福德·福利說：火山作用將氣體釋放到大氣中，然後通過風化作用，將二氧化碳從大氣中抽離，封存在地表岩石和沉積物中。

概念圖描繪了一個行星系統，圖片：NASA/JPL-Caltech

博科園-科學科普：平衡這兩個過程使二氧化碳在大氣中保持在一定的水平，這對於氣候是否保持溫和和適合生命是非常重要的。地球上大部分的火山都是在構造板塊的邊緣發現的，這也是科學家們認為它們是生命所必需的原因之一。俯衝過程中，一個板塊被碰撞的板塊推入地下更深的地方，也可以通過將碳推入地幔來幫助碳循環。沒有構造板塊的行星被稱為滯蓋行星，在這些行星上，地殼是一個巨大的球形板塊漂浮在地幔之上，而不是分開的板塊。這些被認為比有板塊構造的行星更普遍。事實上地球是唯一一個有確認構造板塊的行星。福利和安德魯·斯邁，地球科學助理教授，創造了一個地球生命周期的計算機模型。

根據最初的熱量預算，或者行星形成時產生的熱量和產生熱量的元素的數量，研究了它的氣候可以保留多少熱量。有些元素衰變時會產生熱量。在地球上衰變的鈾產生釷和熱，衰變的釷產生鉀和熱。在進行了數百次模擬，以改變行星的大小和化學成分後，研究人員發現，停滯的蓋狀行星能夠為液態水提供數十億年的生存條件。在最高的極端，它們可以維持生命長達40億年，大致相當於地球到目前為止的壽命。在停滯的蓋層行星上仍然存在火山作用，但它的壽命比板塊構造的行星要短得多，因為沒有那麼多的循環。火山噴發產生了一連串的熔岩流，隨著時間的推移，這些熔岩流就像一層層的蛋糕。岩石和沉積物越深，溫度就越高。研究人員發現，在足夠高的溫度和壓力下，二氧化碳氣體可以從岩石中逸出併到達地表，這一過程被稱為脫氣。

在地球上俯衝斷層帶的水也會發生同樣的過程。在某種程度上，這一脫氣過程是根據行星上存在的產熱元素種類和數量而增加的。有一個最理想的情況是，一顆行星釋放了足夠多的二氧化碳，使它不至於被凍死，但也不至於讓風化作用把二氧化碳從大氣中抽走，使氣候保持溫和。根據研究人員的模型，熱產生元素存在和數量對於行星維持生命的潛力來說是更好的指示器。這項研究得出的一個有趣的結論是，一個行星的初始組成或大小對於確定適宜居住的軌道非常重要。一個星球的未來命運是在它誕生之初就確定。研究人員在最新一期的《天體生物學》上發表了他們的發現。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《 Astrobiology》｜研究/來自：賓夕法尼亞州立大學

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