不需要使用板构造来维持生命？

宾夕法尼亚州立大学的地质学家认为，宇宙中可能有比我们之前认为的更多的宜居行星，板块构造——长期以来被认为是适合生命生存的条件——实际上是没有必要的。在寻找适合居住的行星或其他行星上的生命时，科学家们寻找大气中二氧化碳的生物特征。在地球上，大气中的二氧化碳通过温室效应增加地表热量，碳也通过自然过程循环到地下并回到大气中。地球科学助理教授布拉德福德·福利说：火山作用将气体释放到大气中，然后通过风化作用，将二氧化碳从大气中抽离，封存在地表岩石和沉积物中。

概念图描绘了一个行星系统，图片：NASA/JPL-Caltech

博科园-科学科普：平衡这两个过程使二氧化碳在大气中保持在一定的水平，这对于气候是否保持温和和适合生命是非常重要的。地球上大部分的火山都是在构造板块的边缘发现的，这也是科学家们认为它们是生命所必需的原因之一。俯冲过程中，一个板块被碰撞的板块推入地下更深的地方，也可以通过将碳推入地幔来帮助碳循环。没有构造板块的行星被称为滞盖行星，在这些行星上，地壳是一个巨大的球形板块漂浮在地幔之上，而不是分开的板块。这些被认为比有板块构造的行星更普遍。事实上地球是唯一一个有确认构造板块的行星。福利和安德鲁·斯迈，地球科学助理教授，创造了一个地球生命周期的计算机模型。

根据最初的热量预算，或者行星形成时产生的热量和产生热量的元素的数量，研究了它的气候可以保留多少热量。有些元素衰变时会产生热量。在地球上衰变的铀产生钍和热，衰变的钍产生钾和热。在进行了数百次模拟，以改变行星的大小和化学成分后，研究人员发现，停滞的盖状行星能够为液态水提供数十亿年的生存条件。在最高的极端，它们可以维持生命长达40亿年，大致相当于地球到目前为止的寿命。在停滞的盖层行星上仍然存在火山作用，但它的寿命比板块构造的行星要短得多，因为没有那么多的循环。火山喷发产生了一连串的熔岩流，随着时间的推移，这些熔岩流就像一层层的蛋糕。岩石和沉积物越深，温度就越高。研究人员发现，在足够高的温度和压力下，二氧化碳气体可以从岩石中逸出并到达地表，这一过程被称为脱气。

在地球上俯冲断层带的水也会发生同样的过程。在某种程度上，这一脱气过程是根据行星上存在的产热元素种类和数量而增加的。有一个最理想的情况是，一颗行星释放了足够多的二氧化碳，使它不至于被冻死，但也不至于让风化作用把二氧化碳从大气中抽走，使气候保持温和。根据研究人员的模型，热产生元素存在和数量对于行星维持生命的潜力来说是更好的指示器。这项研究得出的一个有趣的结论是，一个行星的初始组成或大小对于确定适宜居住的轨道非常重要。一个星球的未来命运是在它诞生之初就确定。研究人员在最新一期的《天体生物学》上发表了他们的发现。

博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《 Astrobiology》｜研究/来自：宾夕法尼亚州立大学

博科园-传递宇宙科学之美