“行星模擬器”能幫助識別可居住的外星世界

NASA的科學家們正在運用以地球為原型開發的氣候模擬器，來了解其他可能有生命體存在的星球。

圖片：美國航天局的戈達德太空飛行中心

無論你怎麼評價冬天的寒冷和夏天的炎熱——我們都明白地球的氣候非常適合人類生存。但是科學家們關於外星世界的氣候資料要少得多，並且天文學家們很難在短時間內取得更多資料。這種情況是很不便於研究的，因為氣候不可避免的影響了外星球是否有生命並且以何種方式存在。這對研究造成很大不便，因為氣候很大程度上決定了外星球是否有生命存在以及它們以何種方式存在。為了彌補這個空缺，科學家們開始建立地球的氣候模型並把它們運用在其他星球上。NASA在加尼福尼亞州的噴氣推進實驗室系外行星科學家卡爾·斯塔佩爾費爾特（Karl Stapelfeldt）在一份宣告中說：“這些模型對我們應該知道的資訊作出了具體的，可檢驗的預測。這對我們設計未來的望遠鏡和觀測策略非常重要。”

因為科學家們知道還要經過很長一段時間，他們才能在其他太陽系星球上直接看到生命。甚至於開展對這些星球的大氣層研究工作都相當困難，儘管NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等裝置提高了天文學家探索宇宙的能力。

因此，對於有大氣層的天體，好奇的科學家嘗試弄清楚太陽系外行星是如何影響那些氣泡的。如果一顆行星被潮汐鎖定，一側在永恆的白天，一側在永恆的黑夜，將會發生什麼？如果一顆行星的表面全是陸地或是海洋，又或者是兩者混合，又會發生什麼？

而這就是氣候模型發揮作用的地方了。通過調整地球模型，科學家們開發了“行星模擬器”ROCKE-3D。他們可以將外行星特徵的不同組合輸入模型中，然後觀測大氣層中發生了什麼，以及這個結果將會對可居住性產生怎樣的影響。

比如，根據科學家對比鄰星b現在的了解（比鄰星b在離地球最近的恆星系統中執行），他們懷疑它被潮汐鎖定，但ROCKE-3分析表明，根據這顆行星的其他細節，雲團可能會聚集在行星永久向陽的一側，從而降低了行星上的溫度。

據美國宇航局稱，類似這樣的結論可能會改變科學家們利用未來研發的儀器將系外行星優先用於寶貴的觀測時間的方式。而這正是研究外行星的科學家們獲得財富的不利方面：已經有超過4000個發現了，未來有更多的天體而非儀器需要時間進行研究。

不久前從紐約戈達德太空研究所（GISS）退休的研究行星氣候的科學家Anthony Del Genio表示：“如果我們想要以最明智的方式進行觀測，就需要藉助氣候模型，這將會提高觀測成功的機率。”

相關知識

行星模擬器是一種用於研究地球乃至宇宙內生命起源的機器。該機器於2018年10月4日，由麥克馬斯特大學（加拿大）起源研究機構的學者們所推出。最初設計該儀器的目的是為了研究“溫暖的小池塘”理論，而沒有采用生命誕生於40億年前的海洋通風帶這一假說。起源模擬器可以重建地球最原始的狀態，藉此觀察是否會有細胞生命出現甚至進一步演化的可能。模擬專案的主管，物理學家Maikel Rheinstadter表示，“我們想了解地球上第一個活性細胞是如何產生的，地球又是怎樣從一個化學世界過渡到生物世界的”。

Angstrom Engineering公司生產的一種行星模擬器，可以很好地控制溫度、溼度、壓強、大氣環境和輻射強度等條件，模擬早期地球或其他行星、系外行星等天體的狀態。加拿大創新基金會、安大略省政府和麥克馬斯特大學總計投資100萬加幣，行星模擬專案於2012年開始由安大略省基奇納市的Angstrom Engineering公司執行。研究者表明，在最初測試階段模擬了早期地球的可能條件下，產生了原始細胞，雖然不具備活性但對生命演化來說十分重要。生物學家David Deamer表示，這個模擬器就像造物主，目前在儀器中產出的細胞都十分關鍵。“雖然這些細胞不具備活性，但它們正在通往有機分子的進化過程中。行星模擬器的出現開拓了更多可能，更多在以前沒辦法進行的實驗的可能”。基於新模擬技術的測試，專案管理員Rheinstadter認為“生命的形成在宇宙中似乎是一個很頻繁的過程”。

地外生命是可能發生在地球之外而不是緣起於地球的一種假設生命。這種生命可能從簡單的原核生物（或者類似形式的生物）到文明程度遠高於人類的生物。德雷克方程式推測了宇宙中智慧生命的存在，所有形式的地球外生命科學都被稱為天體生物學。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Meghan Bartels-考不到N1不改名，Sprezzatura.小黑^O^