科学家有了新的工具来估计行星表面下可能隐藏着多少水

在寻找宇宙其他地方的生命时，科学家们传统上一直在寻找表面有液态水的行星。但是，行星的大部分水不是像海洋和河流那样流动，而是可以锁定在其内部深处的岩石中。

剑桥大学的科学家现在有一种方法可以估计一颗岩石行星在其地下水库中可以储存多少水。人们认为，这种被锁定在深层矿物结构中的水可能有助于行星从最初的火热诞生中恢复过来。

研究人员开发了一个模型，可以预测行星内富含水的矿物质的比例。这些矿物质就像海绵一样，吸收水，然后可以返回地表并补充海洋。他们的研究结果可以帮助我们了解行星在早期的高温和辐射之后如何变得适合居住。

围绕M型红矮星运行的行星 - 银河系中最常见的恒星 - 被认为是寻找外星生命的最佳地点之一。但这些恒星有着特别暴风雨的青春期 - 释放出强烈的辐射爆发，爆炸附近的行星并烘烤它们的地表水。

我们太阳的青春期相对较短，但红矮星在这个焦虑的过渡时期花费的时间要长得多。结果，它们翅膀下的行星遭受了失控的温室效应，它们的气候陷入混乱。

“我们想调查这些行星，在经历了如此动荡的成长经历之后，是否可以自我恢复并继续拥有地表水，”该研究的主要作者，剑桥大学地球科学系博士生克莱尔吉蒙德说。

这项发表在《皇家天文学会月刊》上的新研究表明，一旦行星的主星成熟和变暗，内部水可能是补充液态地表水的可行方法。这些水很可能是由火山带起的，并与其他赋予生命的元素一起逐渐以蒸汽的形式释放到大气中。

他们的新模型允许他们根据行星的大小和主星的化学性质来计算行星的内部水容量。“该模型为我们提供了一个上限，即基于这些矿物质及其将水带入其结构的能力，行星在深处可以携带多少水，”吉蒙德说。

研究人员发现，一颗行星的大小在决定它可以容纳多少水方面起着关键作用。这是因为行星的大小决定了它所构成的携水矿物质的比例。

行星内部的大部分水都包含在称为上地幔的岩石层中 - 该岩石层位于地壳正下方。在这里，压力和温度条件正好适合形成绿蓝色矿物，称为沃兹利石和环木石，可以吸收水分。这个岩石层也在火山的范围内，火山可以通过喷发将水带回地表。

这项新的研究表明，较大的行星 - 大约是地球的两到三倍 - 通常具有更干燥的岩石地幔，因为富含水的上地幔占其总质量的比例较小。

研究结果可以为科学家提供指导方针，帮助他们寻找可能拥有生命的系外行星，“这可能有助于完善我们对首先研究哪些行星的分类，”奥利弗·肖特尔说，他联合隶属于剑桥大学地球科学系和天文学研究所。“当我们寻找最能容纳水的行星时，你可能不想要一个比地球大得多或小得多的行星。

这些发现还可以增加我们对行星的理解，包括那些离家更近的行星，如金星，如何从贫瘠的地狱景观过渡到蓝色大理石。金星表面的温度与地球大小和体积成分相似，徘徊在450左右oC及其大气中含有大量的二氧化碳和氮气。金星是否在4亿年前在其表面拥有液态水仍然是一个悬而未决的问题。

“如果是这样的话，那么金星一定找到了一种方法来冷却自己，并在火热的太阳周围出生后重新获得地表水，”肖特尔说，“有可能它利用了内部的水来做到这一点。