金星曾是宜居世界 持续了数十亿年之久
1978年，美国宇航局的“开拓者12”号飞船抵达金星。勘测期间，这艘飞船发现了金星地表一度存在海洋的迹象。在此之后，科学家又向金星派遣多艘飞船，收集了地表和大气层的大量数据。根据观测数据，科学家揭示了金星如何从一颗类地行星沦为一个地狱般的所在。
在圣埃克苏佩里的经典中篇小说《小王子》中，小王子栖身在一颗只有屋子巨细的细小行星之上。在这颗小小星球上，他在一天中的任何时刻，只要稍微的移动椅子就能瞥见日落。
固然，在现实生活中，云云小的天体是无法支持生命的，由于它们没有足够的引力来维持大气层。但单从宜居性的角度来看，多小才算是太小了呢？
小王子的田园 / Wikimedia commons 在一篇新论文中，哈佛大学的研究人员形貌了一种可以长时间维持外面液态水存在的新的、更小的行星尺寸限制，从而扩大了引力低微的小型行星的宜居带局限。这项研究扩大了在宇宙中搜索生命的局限，并展现了小型行星上主要的大气演化过程。 论文的第一作者Constantin Arnscheidt说：“当人们在思量宜居带的内外边缘时，他们倾向于只从空间上思量，也就是这颗行星离恒星有多近。但实际上，影响宜居性的另有许多其他变量，例如质量。而以行星的巨细来为宜居性设定一个更低的界线，可以为正在举行的寻找宜居的系外行星和系外卫星事情带来主要的限制。” 一般来说，若是一个行星外面上的液态水能够维持足够长的时间（守旧地说约莫10亿年），从而使生命得以进化，那么这颗行星就可以被认为是宜居的。天文学家会在特定类型恒星的特定距离局限内寻找这些宜居行星，这种特定类型的恒星比我们的太阳更小、更冷、质量更低，它们所拥有的宜居带比那些更大、更热的恒星更近。 一颗恒星的宜居带的内缘是由一颗行星可以离这颗恒星的最近距离决议的，在这个距离上，这颗行星上的地表水不会由于温室效应而所有蒸发。然则，正如Arnscheidt等人所示的那样，这个界说并不适用于小的、低引力的行星。当一颗行星的大气所吸收的热量多于它可以辐射回太空的热量时，就会阻止这颗行星降温，从而导致失控的温室效应发生。最终导致无法阻挡的变暖，直到它的海洋也变成了大气中的蒸汽。 然而，
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当行星变小时，一些主要的事情发生了：随着行星变暖，大气层会向外膨胀，相对于行星的巨细变得越来越大。这些大的大气层增添了热量的吸收与辐射，使星球能更好地维持在一个稳固的温度上。研究人员发现，大气膨胀可以防止低引力行星泛起失控的温室效应征象，使它们在离恒星更近的轨道运行时仍能维持星球外面的液态水。 然而当行星太小时，它们就会完全失去大气层，使得星球上的液态水要么冻结要么蒸发。研究人员发现对于行星来说，存在一个适合栖身的临界尺寸，小于这个临界尺寸的行星就永远不可能宜居，这意味着宜居带不仅在空间上存在界限，而且在行星的巨细上也存在界限。 他们发现这个临界巨细约为地球质量的2.7%。若是一个天体的质量小于地球的2.7%，那么它的大气层会在它还没有机会形成外面液态水的时刻就已经失控了，就像现在太阳系中的彗星一样。以这个尺度拿来看，月球的质量为地球质量的1.2%，水星为地球质量的5.53%。
这张图显示了以行星质量来说的宜居性下限。若是一个天体的质量小于地球的2.7%，那么它的大气层将在它可以形成外面液态水之前逃逸。/ Harvard SEAS 研究人员还能够估算出绕某些特定恒星旋转的小型行星的宜居带。他们对两种差别类型的恒星举行了两种场景建模：一种是G-型星，例如我们的太阳就是；另一种是M-型星，比如以狮子座的一颗红矮星为模子。 除此之外，研究人员还解开了存在于我们太阳系中的另一个历久谜团。一直以来，天文学家都想知道若是太阳辐射增添，木星的那些冰质卫星木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（Callisto）是否适合栖身。凭据这项新的研究，我们确认了这些卫星都太小了，纵然它们离太阳更近，也无法维持外面的液态水。 这项研究的资深作者Robin Wordsworth说：“在寻找生命的过程中，低质量的水天下是一种令人憧憬的可能性。这篇论文解释，与类地行星相比，它们的行为可能会有多差别。一旦可以对这类天体举行观察，那么在这些天体上直接验证我们的展望将会是极端令人兴奋的事。”
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