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奎克 美国宇航局科学家在银河系与系外行星中，海洋与火山并不少见

最近，美国宇航局科学家发表论文指出：在多达4千多颗系外行星，和我们所处的银河星系中的不少行星，可能存在有类似于我们太阳系中的木卫二和土卫二的水-冰地壳构造的海洋。
木卫二，又称为“欧罗巴”（英语：Europa），是木星的卫星之一，由伽利略于1610年发现。木卫二稍微比月亮小，主要由硅酸盐岩石构成，并具有水-冰地壳；有稀薄的大气层，主要由氧气组成；表面有大量裂缝和条纹。如下图所示由伽利略号所拍摄的木卫二真色图像，深色区域是水冰表面矿物含量较高的区域。
土卫二，又称为“恩赛勒达斯”（Enceladus），是土星的第六大卫星。2014年，美国宇航局局宣布，卡西尼探测号发现了土卫二南极地底存在液态水海洋的证据，海洋厚度约为10公里。如下图所示卡西尼号探测器飞过土卫二时所拍摄的水汽羽流。
专门研究火山和海洋世界的美国宇航局行星科学家、琳娜-奎克（Lynnae Quick）认为，有多达4千多颗已知银河系外行星与我们太阳系外行星具有会类似于木星和土星卫星的一些海洋区域。
她说：“从木卫二和土卫二喷出的水柱，所以我们可以说有些东西存在于这些表层冰壳下的海洋中，它们具有驱动这些水汽的能量，这是我们所知道的生命的两个要求，” “因此，如果我们认为这些地方可能适合居住，那么其他行星系统中较大版本的地方也可能适合居住。”
通过对数十个系外行星的分析，奎克和她的团队认知到一些重要的东西：他们研究的系外行星的四分之一以上可能有海洋世界，其中大部分可能是隐藏在地表冰壳下的海洋，类似于木卫二和土卫二。
【 奎克|美国宇航局科学家在银河系与系外行星中，海洋与火山并不少见】科学家也许有一天能够通过测量系外行星散发的热量，或检测行星大气中分子发射的光的波长中的火山爆发或低温火山爆发，这些火山爆发是液体或蒸气而不是熔融的岩石，来检验奎克的预测。
目前，科学家们无法看到系外行星的许多细节，它们离得太远了，被星光所淹没。但是通过分析目前唯一可用的信息：系外行星的大小、质量和距恒星的距离，像奎克和她的团队这样的科学家，可以通过利用数学模型来对太阳系的理解，与尝试设想系外行星是否具有宜居的可能性。
这些数学模型中的假设是有根据的猜测，它们可以帮助科学家缩小范围，以寻找有利于生命的地方，以便美国宇航局的韦伯太空望远镜或其他太空任务得以跟进。
为了寻找可能的海洋世界，奎克和她的团队选择了53个系外行星，它们的大小与地球最相似，尽管它们的质量可能高出八倍。科学家认为，这种大小的行星比气态的行星更坚固，因此更有可能在其表面或下方支撑液态水。自从奎克和她的团队于2017年开始研究以来，至少发现了30个符合这些参数的行星，该分析发表在昨天的《美国天文学会学刊》上。
在确定了如地球相似的具有宜居可能性的行星之后，奎克和她的团队试图确定每个可以产生多少能量并以热量的形式释放出来。研究小组考虑了两个主要的热源。首先是放射热，是数十亿年以来行星地幔和地壳中放射性物质缓慢衰减产生的。衰减的速度取决于行星的年龄和地幔的质量。过去已经为如地球大小的行星确定了这些关系。因此，奎克和她的团队将衰减率应用于他们的53个行星列表中，假设每个行星的年龄与恒星相同，并且其地幔所占的比例与地球地幔所占的比例相同。
接下来，研究人员计算了由其它物质产生的热量：潮汐力，即当一个物体绕另一个物体运行时，由引力产生的能量。处于伸展轨道或椭圆轨道的行星在绕其旋转时会移动其自身与恒星之间的距离。这导致两个星体之间的引力发生变化，并使行星伸展，从而产生热量。最终，热量通过表面散失到空间中。
热量的一种排出途径是通过火山或冰晶；另一种途径是通过构造地质，这是负责行星或月球最外层岩石或冰层运动的地质过程。无论以哪种方式散发热量，知道一个行星排出多少热量都是很重要的，因为它可能导致或破坏可居住性。
参考：
“Forecasting Rates of Volcanic Activity on Terrestrial Exoplanets and Implications for Cryovolcanic Activity on Extrasolar Ocean Worlds”, 18 June 2020. DOI: 10.1088/1538-3873/ab9504“A radiogenic heating evolution model for cosmochemically Earth-like exoplanets”. DOI: 10.1016/j.icarus.2014.08.031

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