相信大家对电影《星际穿越》中主人公驾驶飞船到其他星系寻找宜居星球的场景一定不陌生,人类总是在畅想偌大的宇宙中,还有哪些可能适宜人类居住的星球呢?人类又该如何去寻找呢?2015年2月,威尼斯9499登录入口地球系统科学研究中心田丰教授以第一作者与通讯作者的身份在《自然-地球科学》上发表题为“红矮星周围类地行星的水含量”的学术论文,揭示了太阳类型恒星的周围才是搜寻宜居行星的最佳目标。日本东京理工学院地球-生命研究所的井田茂教授是论文的第二作者。
太阳类型恒星在其形成后的最初一亿年内的亮度变化不大;与此对比,红矮星的亮度在这一阶段可以减少10倍。此前,还没有人研究红矮星的亮度变化对类地行星水含量的影响。田丰教授和井田茂教授对不同质量的恒星周围类地行星的形成和水含量演化开展了计算机模拟。研究发现,行星宜居性和类地行星水含量的关系很大:如果行星水含量过低,生命无法生存,金星是这种沙漠行星的最好例证;但是行星水含量过高也不利:如果行星质量的百分之一以上是水的话,平均海洋深度将超过100公里,无法形成陆地。
田丰教授和井田茂教授的研究发现太阳类型恒星宜居带内出现水含量接近地球的类地行星的概率比红矮星宜居带出现类似行星的概率高10到100倍。造成上述情况发生的原因是红矮星周围初始水含量接近地球的行星因为过高的恒星辐射而严重脱水变为沙漠行星;而红矮星周围的海洋行星虽然也脱水,但是因为初始水含量过高而难以降低到地球值范围。
就此,田丰教授和井田茂教授认为太阳类型的恒星才应该是搜寻第二个地球的主要目标。论文还指出未来关于类地系外行星的密度和多波段大气光谱测量将能够区分海洋行星、沙漠行星和水含量类似地球的行星。这一结论对当前科研界普遍倾向于在太阳附近小于0.5太阳质量的红矮星周围寻找宜居行星的做法提出了质疑,为类地行星的搜寻提供了理论依据。