作者蒂姆·斯蒂芬斯，加州大学圣克鲁斯分校 这些插图展示了一颗岩石行星的三个版本，其内部热量来自放射性元素
中间的行星类似地球，有板块构造和产生磁场的内部发电机
顶部的行星，有更多的辐射加热，有极端的火山活动，但没有发电机或磁场
底部的行星，辐射加热较少，地质上是“死的”，没有火山活动
信用:梅丽莎韦斯 根据加州大学圣克鲁斯分校跨学科科学家小组的一项新研究，一颗岩石行星形成时所含的长寿放射性元素的数量可能是决定其未来可居住性的一个关键因素
这是因为重元素钍和铀的放射性衰变产生的内部热量驱动了板块构造，可能是地球产生磁场所必需的
地球磁场保护地球免受太阳风和宇宙射线的侵害
地球熔化的金属核中的对流产生了一个内部发电机(“地球发电机”)，它产生了地球的磁场
加州大学圣克鲁斯分校地球和行星科学教授弗朗西斯·尼姆说，地球提供的放射性元素提供了足够多的内部热量来产生持久的地球动力学。他是11月10日发表在《天体物理学杂志快报》上的一篇关于新发现的论文的第一作者
“我们意识到不同的行星积累了不同数量的放射性元素，这些元素最终推动了地质活动和磁场，”尼姆解释说
“因此，我们采用了一个地球模型，上下拨动内部辐射生热的数量，看看会发生什么
" 他们发现，如果辐射加热超过地球，地球就不能像地球一样永久维持发电机
这是因为大部分钍和铀最终都在地幔中，地幔中过多的热量起到了绝缘体的作用，阻止了熔化的堆芯快速散热，从而产生产生磁场的对流运动
随着更多的放射性内部加热，这颗行星也有更多的火山活动，这可能会产生频繁的大规模灭绝事件
另一方面，太少的放射性热量不会导致火山活动和地质上的“死亡”星球
尼姆说:“只要改变这一个变量，你就可以浏览这些不同的场景，从地质上的死亡到地球般的死亡，再到没有发电机的极度火山爆发。”他补充说，这些发现值得进行更详细的研究
“现在我们看到了改变辐射源加热量的重要意义，我们使用的简化模型应该通过更详细的计算来检验，”他说
可居住 根据天文学和天体物理学教授娜塔莉·巴塔尔哈的说法，行星发电机在几个方面与可居住性联系在一起，她在加州大学圣克鲁斯分校的天体生物学倡议引发了跨学科合作，导致了这篇论文
巴塔尔哈解释说:“长期以来，人们一直推测内部加热会驱动板块构造，从而产生碳循环和地质活动，如火山活动，从而产生大气。”
“保持大气的能力与磁场有关，磁场也是由内部加热驱动的
" 合著者之一、物理学荣誉退休教授乔尔·普里马克解释说，恒星风是从恒星喷射出的快速运动的物质流，如果没有磁场，它会不断侵蚀行星的大气层
“磁场的缺乏显然是火星大气非常稀薄的部分原因，还有它较低的重力，”他说
“它过去的大气层比较厚，有一段时间有地表水
没有磁场的保护，会有更多的辐射通过，地球表面也变得不适合居住
" 普里马克指出，对放射性加热至关重要的重元素是在中子星合并过程中产生的，这是极其罕见的事件
中子星合并过程中这些所谓的r过程元素的产生，一直是合著者、天文学和天体物理学教授恩里科·拉米雷斯-鲁伊斯的研究重点
“我们预计这些元素在恒星和行星中的含量会有相当大的差异，因为这取决于形成它们的物质与银河系中这些罕见事件发生的位置有多近，”普里马克说
天文学家可以使用光谱学来测量恒星中不同元素的丰度，行星的组成预计与它们围绕的恒星相似
稀土元素铕很容易在恒星光谱中观察到，它是通过制造钍和铀这两种寿命最长的放射性元素的相同过程产生的，因此铕可以用作示踪剂来研究我们银河系恒星和行星中这些元素的可变性
自然分布范围 天文学家已经获得了我们银河系附近许多恒星的铕测量值
尼姆能够利用这些测量结果来建立他的放射性加热模型的自然输入范围
太阳的成分在这个范围的中间
根据普利马克的说法，与镁相比，许多恒星的铕含量是太阳的一半，许多恒星的铕含量是太阳的两倍
巴塔尔哈说，放射性加热的重要性和可变性为天体生物学家提出了许多新问题
“这是一个复杂的故事，因为两个极端都对宜居性有影响
你需要足够的辐射加热来维持板块构造，但不至于关闭磁力发电机，”她说
“最终，我们在寻找最有可能的居住地
铀和钍的丰度似乎是关键因素，甚至可能是定义金发星球的另一个维度
" 尼姆说，利用铕对恒星的测量来识别具有不同放射性元素含量的行星系统，天文学家可以开始寻找这些系统中行星之间的差异，尤其是在詹姆斯·韦伯太空望远镜部署后
“詹姆斯·韦伯太空望远镜将是描述系外行星大气的有力工具，”他说
除了尼姆、普里马克和拉米雷斯-鲁伊斯之外，论文的合著者还包括天文学和天体物理学荣誉教授桑德拉·费伯和博士后学者穆罕默德·塔希尔·萨法尔扎德
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