荷蘭天文學家開發新模型可以預測系外行星的碳循環存在

在尋找太陽系外行星上的生命時，天文學家沒有拍照的奢望，因為現時的望遠鏡遠沒有達到所需的分辨率。系外行星實在太小和太遠。但是，行星的大氣層會在穿過它的星光光譜中留下大量的資訊。實際上，我們望遠鏡的光譜分辨率足以說明這一點。這樣，天文學家可以確定系外行星大氣中存在的物質。在尋找生命中，由於二氧化碳在碳循環對升溫和降溫都有抑製作用。由於這個週期，在過去的數十億年中，地球一直保持著宜居的溫度，而太陽的亮度卻提高了20％。

荷蘭太空研究所（Netherlands Institute for Space Research，簡稱 SRON）的科學家現在已經開發出一種模型，只要存在碳循環，該模型就可以將系外行星的質量和核心尺寸與大氣中的二氧化碳量耦合。因此，當我們使用望遠鏡對系外行星的這三個因素進行量化時，該模型會告訴我們它是否具有碳循環。行星的質量和核心尺寸是一個重要因素，因為它們對板塊構造具有強烈影響，而板塊構造在碳循環中起著關鍵作用。

碳循環對溫度變化具有抑製作用，因為行星在變暖時會吸收更多的二氧化碳，從而減少溫室效應。當天氣變涼時，情況剛剛相反。碳循環的第一步是風化：岩石與二氧化碳和雨水反應形成碳酸氫鹽。碳以沉積岩的形式沉積在海床上，而一小部分碳則以殘留產物的形式溶解在海水中。然後，板塊構造將沉積岩運到地幔。接下來，火山將沉積岩中的二氧化碳釋放回大氣之中。

馬克·奧斯特盧（Mark Oosterloo）說：「我們根本不知道還有其它行星具有板塊構造和碳循環。在我們的太陽系中，地球是唯一的一顆發現有碳循環的行星。我們希望建立的模型可以為發現具有碳循環的系外行星做出貢獻，從而可能有助於發現生命。」

【圖：美國太空總署；文：節譯自荷蘭太空研究所2021年5月3日新聞公佈】研究全文刊登在2021年3月5日出版的《天文學天體物理學報》