放射性元素的加熱作用影響行星的可居性

岩石行星的熱演化和三種長半衰期的放射性元素鉀、釷和鈾有關。後兩種元素在岩石行星地函中的濃度在不同的行星系統之間可能會有一個數量級的變化，因為這些元素是由罕見的中子星碰撞過程產生的。來自加州大學聖克魯茲分校和哥本哈根大學的研究人員討論了這些變化對地球大小的行星熱演化的影響。

加州大學聖克魯斯分校弗朗西斯·尼莫（Francis Nimmo）教授說：地球熔融金屬核中的對流產生了一個內部發電機，進而產生了行星的磁場。地球的放射性元素提供了足夠的內部加熱，以產生持久的發電機動力。我們意識到，不同的行星積聚了不同數量的放射性元素，這些元素最終為地質活動和磁場提供動力。

尼莫教授研究團隊發現，如果輻射產生的熱量超過地球的熱量，行星就不能像地球一樣永久維持發電機的作用。這是因為大部分的釷和鈾最終進入地函，而地函中過多的熱量會起到絕緣體的作用，阻擋內部熔融地核的熱量散逸，進而阻止能導致磁場的對流運動的發生。

隨著更多的放射源內部加熱，地球也將有更多的火山活動，這可能會導致頻繁的生物滅絕事件。另一方面，太少的放射性熱量不會導致火山活動，反而形成一個地質上的「死亡」星球。

天文學家可以用光譜來量測恆星中不同元素的豐度，行星的成分預計與它們環繞的恆星相似。稀土元素銪（europium）很容易在恆星光譜中觀察到，它的形成方式和釷和鈾一樣，所以銪可以作為追蹤劑，研究這些元素在我們銀河系的恆星和行星中的變化，未來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將成為有力的觀測工具。

【圖：聖塔克魯茲加利福尼亞大學；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年11月10日出版的《天體物理學快報》