海洋环流可能是找到系外行星生命的关键

系外行星洋流可能遵循一种模式，科学家可以用来追踪我们太阳系以外的生命。

研究发现，在寻找外星生命的过程中，与地球完全一样的行星可能不是最好的观察场所。

长期以来，全球的研究人员都解决了这个问题：其他行星上是否有生命，如果存在，我们如何找到它？面对成千上万的行星需要探索我们太阳系以外的地方，科学家需要一种方法来预测哪些系外行星最有可能拥有生命。使事情复杂化的是，他们的预测必须基于可以在光年以外进行的观测，例如系外行星的大小，质量和其大气成分。

在《天体物理学杂志》的最新出版物中，芝加哥大学的行星科学家斯蒂芬妮·奥尔森（Stephanie Olson）提出了一种新模型，该模型可以预测海洋的环流模式如何影响该星球上生命的宜居性。这些因素可以指导科学家在其他世界上寻找生命，研究人员的发现表明，寻找一个与地球完全一样的行星可能不会将我们引向最有可能存在外星生命的地方。

共同作者和UChicago副教授Dorian Abbot说：“以前有关系外行星海洋的少量工作主要集中在气候影响上。”“这项研究开始了评估海洋环流对养分循环，生物生产力以及潜在的系外行星生命可探测性的影响的过程。”

斯蒂芬妮·奥尔森（Stephanie Olson），芝加哥大学行星科学家。

循环方式会对海洋生物的生存能力产生巨大影响。地球上海洋中的大多数生命都存在于顶层，该顶层接受阳光以支撑光合生物并与大气交换气体。由于死亡的生物被重力吸引，这一混合层不断向海洋的更深，更安静的区域流失养分。

这些养分返回到维持生命的混合层取决于一个称为上升的过程。上升流发生在特定的地方，在这些地方，风导致地表水渗入，深水向上流动以代替它们，从而带来补充生命的养分。

T.C. Olson表示：“如果您看一看我们海洋中的生命，它绝对会集中在发生上升流的地区。”地球物理科学系Chamberlin博士后研究员。

奥尔森（Olson）使用一个模型来探索可观测特征的微小变化（例如行星的大小或自转速度）如何极大地影响系外行星海洋上升流的数量，从而有利于或不利于海洋表面的生命。

“我们发现，自转慢于地球，表面压力高于地球并且海洋比地球咸的行星都可能经历更大的上升流。这可能使它具有更活跃的光合作用生命，并最终表现为更可检测的光合作用生命。”奥尔森说。“这些是我们应该优先进行生命探测研究的行星类型，而如果我们没有找到生命，那么不进行探测可能是更有意义的行星类型。”

这些结果与关于系外行星优先次序的一般观点形成鲜明对比：我们找到生命的最佳机会将是找到具有尽可能多的类似地球特征的系外行星。

循环方式会对海洋生物的生存能力产生巨大影响。

奥尔森说：“这项研究促使我们将搜索范围扩大到地球类似物以外，并考虑是否存在比地球本身更能生存的行星。”

特别是，奥尔森（Olson）发现，系外行星的某些不同于地球的特征可能导致大气中更多生物活动的气体特征（例如氧气和甲烷），从而使这些行星上的生命更容易在远处被发现。

奥尔森（Olson）的模型除了为寻找其他星球上的生命提供信息外，还可能提供有关地球上海洋环流模式的信息，并提供有关地球上生命的过去和未来的见识。

在地球的历史进程中，太阳的自转速度，表面压力和亮度都发生了变化。奥尔森（Olson）的模型表明，所有这些变化都随着时间的流逝而增加，并可能推动了我们海洋中的生命蓬勃发展。

墨西哥湾流海面洋流的可视化。

此外，奥尔森惊讶地发现盐度的增加（盐分在海洋中的溶解量）会极大地影响地球的气候。她的模型发现，如果我们将海洋中的盐分增加一倍，那将导致所有海冰融化并导致地球升温6摄氏度。

奥尔森说：“如果说两个盐度差异对行星气候至关重要，那么我们就必须真正考虑海洋盐度问题。”

奥尔森（Olson）的模型通过巧妙地修改了类似地球的行星的特征（一次是一个参数），来预测海洋循环和气候的这一变化以及其他出人意料的变化。如果同时更改参数以更准确地反映系外行星的特征可能与地球有何不同，则有可能产生更大的影响，从而开启了几乎无限的探索场景。

奥尔森说：“海洋确实是充满生机的栖息地，我们只是在这里划过表面。”“我的愿景是使人们对此感到兴奋，并继续努力并探索更多奇特的可能性。”

参考：Jade H.Checlair，Stephanie L.Olson，Malte F.Jansen和Dorian S.Abbot撰写的“动态海洋上可居住的潮汐锁定行星上没有雪球”，天体物理学杂志，DOI：2019年10月16日。
10.3847 / 2041-8213 / ab487d