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海洋热量输送能够改变宜居行星气候

2013年12月30日，美国科学院院刊发表了北大物理学院大气与海洋科学系教授胡永云与其研究生杨军博士关于太阳系外行星适宜生命存在的研究成果。

这篇题目为“The role of ocean heat transport in climates of tidally locked exoplanets around M-dwarf Stars”（海洋在决定红矮星附近宜居行星气候状态中的作用）的论文中，作者指出，海洋热量输送将能够有效地改变围绕红矮星恒星运行的宜居行星的气候环境，并能够极大地改变太阳系外行星适宜生命存在的空间模态。

“之前没有人考虑过海洋及其海洋热量输送对宜居行星气候的影响，我们是第一个研究这一问题的。”胡永云在接受科技日报记者采访时表示，海洋作为一种流体，其流动带来的热量输送对气候环境的影响非常重要。

目前一般认为，行星的质量越大其含水量也越多，而且由于质量较大的行星重力作用也大，其表面山峰较低，所以这类行星的表面很可能被海洋覆盖，没有陆地或仅有一些小岛。胡永云的研究结果显示，在“一片汪洋”的行星上，不仅海洋热量输送会影响行星气候，海洋运动还带来海冰的运动，他认为，海冰对恒星辐射的反照率较高，能够有效地改变行星接收恒星的辐射能量，从而改变行星的宜居性和气候环境。

这项研究的目标选中的是红矮星附近的宜居行星，这类行星距离红矮星较近，由于强烈的引力所用，行星很可能是潮汐锁相的，也就是行星的一面永远面对恒星，而另一面永远背对恒星。胡永云表示，对于潮汐锁相行星来说，我们关心的热量输送主要是自朝阳面向背阳面的。他指出，在温室气体的作用下，这种热量输送的作用会更明显，从而改变背阳面的宜居条件。

关键词解析

宜居行星：宇宙中的超级地球

宜居行星，顾名思义是指适宜类地球生命存在的行星。这类行星不能太大也不能太小，其质量需大于地球质量的五分之一，但小于地球质量的10倍。胡永云解释，质量太小，不足于吸引气体分子，没有大气层；质量太大的话，一般是类似海王星、木星等的气态星球，也不适宜生命存在。

对于宜居行星的另一个条件限制是表面温

度，这里也有一个区间，大于0摄氏度小于70摄氏度。胡永云说，表面温度小于0摄氏度，行星会完全结冰，没有液态水，例如太阳系的火星；大于70摄氏度，行星进入温室逃逸状态，液态水完全蒸发进入大气层并被光解，使氢原子逃逸到太空，例如太阳系的金星。这两种状态都不适宜生命存在，所以宜居行星的表面温度要处在0摄氏度到70摄氏度这个区间中。上图所示的蓝色带状区域大致是由这一温度范围确定的。

目前所发现的12颗可能的宜居行星大致满足这两个条件。胡永云介绍，但估计其质量都比地球质量大，所以被称为超级地球。由于目前的天文观测技术无法很好地确定行星的质量，也无法确定其大气成分，是否有海洋存在，因此，我们还无法完全确认它们是否是宜居的。