芝加哥大学 墨西哥湾流海洋表面流的可视化
信用:美国宇航局/戈达德太空飞行中心科学可视化工作室 全球的研究人员长期以来一直在解决这个问题:其他星球上是否有生命，如果有，我们如何找到它？面对成千上万颗太阳系以外的行星，科学家们需要一种方法来预测哪些系外行星最有可能孕育生命
更复杂的是，他们的预测必须建立在几光年之外的观测基础上——比如外行星的大小、质量和大气层的构成
在最近发表在《天体物理学杂志》上的一篇文章中，芝加哥大学的行星科学家斯蒂芬妮·奥尔森提出了一个新模型，该模型预测了海洋的环流模式如何影响该行星上生命的有利性
这些因素可以指导科学家在其他世界寻找生命，研究人员的发现表明，寻找一个与地球完全相似的行星可能不会把我们带到最有可能存在外星生命的地方
“以前关于系外行星海洋的少量工作主要集中在它们对气候的影响上，”合著者和UChicago副教授多里安·艾博特说
“这项研究启动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进程
" 环流模式会对海洋生物的生存能力产生巨大的影响
地球海洋中的大部分生命存在于顶层，顶层接受阳光来支持光合生物，并与大气交换气体
随着死亡生物被重力拉下，这种混合层不断向海洋更深、更静的区域流失营养
这些营养物质返回到维持生命的混合层取决于一个被称为上升流的过程
上升流发生在特定的位置，在那里，风导致地表水分流，深水流上来取代它们，带来营养物质，为生命提供燃料
奥尔森说:“如果你观察我们海洋中的生命，它绝大多数集中在有上升流的地区。”
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钱伯林地球物理科学系博士后
奥尔森使用了一个模型来探索可观察特征的微小变化，如行星的大小或自转速率，如何显著影响外行星海洋中的上升流量，从而有利于或不利于海洋表面的生命
“我们发现，自转速度比地球慢、表面压力比地球高、海洋比地球咸的行星都可能经历更大的上升流
奥尔森说:“这可能有助于更活跃的光合作用生命，最终可能表现为更可检测的光合作用生命。”
“这些是我们在生命探测研究中应该优先考虑的行星类型，如果我们找不到生命，不探测可能更有意义
" 这些结果与关于系外行星优先顺序的普遍观点形成对比:我们寻找生命的最佳机会是找到一颗具有尽可能多的类地特征的系外行星
奥尔森说:“这项研究促使我们将研究范围扩大到地球以外，并考虑是否有行星可能比地球本身更适合生命存在。”
特别是，奥尔森发现，与地球不同的系外行星的一些特征可能会导致大气中生物活动的更多气体信号——如氧气和甲烷——使这些行星上的生命更容易从远处探测到
除了为寻找其他星球上的生命提供信息，奥尔森的模型还可能提供关于地球上海洋环流模式的信息，并提供对我们星球上生命的过去和未来的洞察
在地球的历史进程中，太阳的自转速率、表面压力和亮度都发生了变化
奥尔森的模型表明，随着时间的推移，所有这些变化都增加了上升流，并可能推动生命在我们的海洋中蓬勃发展
此外，奥尔森惊讶地发现，盐度的增加——溶解在海洋中的盐量——会显著影响地球的气候
她的模型发现，如果我们把海洋中的盐量增加一倍，就会导致所有的海冰融化，导致地球变暖6摄氏度
奥尔森说:“如果两个盐度差异的一个因素对行星气候如此重要，那么海洋盐度是我们真正需要从我们自己星球的气候演变方面考虑的事情。”
奥尔森的模型通过一次一个参数地微妙改变类地行星的特征，预测了海洋环流和气候的这种和其他令人惊讶的显著变化
如果参数同时改变，以更准确地反映系外行星的特征可能与地球有什么不同，就有可能产生更大的影响，从而开辟出几乎无限的探索空间
奥尔森说:“海洋确实是动态的栖息地，我们只是触及了这里的表面。”
“我的设想是，人们会对此感到兴奋，并继续工作和探索更多奇异的可能性
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