
電腦模擬顯示:海洋行星可能有難以想像的海洋深度
天文學家已在太陽系外發現許多行星如同地球一般繞著恆星公轉,並認為這些系外行星有機會孕育生命。而一項研究顯示,以電腦模擬更進一步發現,其中半徑約為地球 2-4 倍,所謂的迷你海王星(sub-Neptune,與海王星相似的系外行星),其實並非以氣體構成,而是具有難以想像深度的海洋。
海洋行星
事實上,天文學家目前仍未發現任何表面完全由液態水覆蓋,毫無任何陸地的海洋行星。僅有木衛二(Europa)與土衛二(Enceladus)符合此條件,但兩者都只是衛星。但根據行星形成模型所預測的,海洋行星是確實存在且非常常見。
哈佛大學(Harvard University)天文學家曾理博士(Li Zeng)的研究團隊,使用克卜勒望遠鏡(Kepler Space Telescope)與蓋亞任務(Gaia mission)蒐集的系外行星資料,分析數千顆系外行星。這些系外行星大部分距離其恆星,都比水星(Mercury)距太陽的距離近、半徑為地球的 2-4 倍,且主要分為兩種類型:由岩石組成的超級地球(super-Earth),或密度較低且尺寸較小的行星。在過去,後者被認為是由氣體組成的,但根據研究團隊的電腦模擬顯示,這些迷你海王星的大氣層規模並非如氣體行星一般大。
研究團隊也使用了周圍星雲氣體、含水冰、含鐵鎳的岩石、可能的複雜化學反應、溫度、冷卻速度、蒸發速度等數據,進行行星成長與發展的模擬,結果指出這些行星可能是海洋行星,其水含量可能達到 25-50 %之高,相較於地球含水量僅佔總質量的 0.025 %,這是難以想像的含量,因此這些行星的海洋深度可能達到數百或數千公里。
行星遷移
此模擬結果也延伸出行星遷移理論。因為海洋行星應該只能在較外圍的軌道形成,而若根據電腦模擬顯示,有許多的迷你海王星出現在內層,代表著行星可能會從外層朝內遷移。未參與此研究的波爾多大學(University of Bordeaux)天文學家肖恩·雷蒙德(Sean Raymond)對此表示:「如果這些海洋行星相當的普遍,這將是行星遷移理論最佳的證據,而且也是行星形成中相當關鍵的一步。」雷蒙德更進一步指出,在太陽系外圍的冥王星(Pluto),其水含量也正好是 25 %,與行星遷移理論符合。
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雖此研究僅是電腦模擬的結果,但提供下一代天文望遠鏡,如詹姆斯·偉伯太空望遠鏡(James Webb Telescope)觀測的方向。此外,這些行星也可能提供孕育生命的環境。牛津大學(Oxford University)的安德斯·桑德伯格博士(Anders Sandberg)表示:「雖然海洋行星並非孕育生命最完美的地方,其重元素都被埋沒在數百公里深的高壓冰下,但它們仍然比氣體行星更適合生命。」
參考資料:
- Dvorsky, G., & Dvorsky, G. (2019, April 29). Water Worlds Could Have Mind-Bogglingly Deep Oceans, New Models Suggest. Gizmodo
- Tangermann, V. (2019, May 01). Exoplanet “water worlds” could hold unfathomably deep alien oceans. Futurism
- Zeng, L., et al., (2019, May 14). Growth model interpretation of planet size distribution. PNAS DOI:10.1073/pnas.1812905116