简介：板块构造并不是行星宜居的必要条件。在找寻宜居星球时，往往会考虑二氧化碳因素。其中，板块运动形成的火山被视为重要因素。但构造模型研究显示，即使没有板块运动，在一个巨型地壳上，也可以使星球保持足够的温度，只是没那么长而已。
相较而言，产热元素被考虑作为行星宜居的更好标志。
长远来看，即使是没有出现板块运动的行星，其仍可产生足够的热能以维持生命存在。图源：NASA。
来自美国宾夕法尼亚州立大学的地球科学的科学家们的研究表明，板块运动事实上并不是行星宜居的必要条件。宇宙中，可能有比目前人们所认为的还要多的宜居行星存在。
美国宾夕法尼亚州立大学。图源：usaedu。
当科学家们探索宜居行星或地外文明时，往往会在大气层中搜寻可作为“生命信号”的二氧化碳。究其原因，二氧化碳量的增加，导致产生温室效应，从而促使行星热量增加。同时大气中的碳元素也会达到地表下，然后再通过自然力以碳化物的形式重返大气，完成碳循环。
地球上碳循环示意图。通过火山活动或生物的呼吸作用等释放二氧化碳（CO2）到大气，再经过风化作用等将碳沉积下来。周而复始，即完成碳循环。图源：image.baidu。
地球科学副教授布拉德福德·福利（Bradford Foley）介绍道：“火山运动将这些气体重新带回大气中。然后，通过风化作用，又会将大气中的二氧化碳牵引到岩石中，二氧化碳在岩石中以沉积物的形式保存下来。当释放和吸收二氧化碳的这两个过程达到平衡时，二氧化碳量将在一定水平上保持稳定。这样一来，气候保持温和，也就适合人类居住了。”
地球上的火山爆发大都发生在地壳构造板块的边界上，科学家们相信这是生命存在所需的条件之一。而对于靠板块碰撞将构造板块推入地表下的俯冲带来说，其可通过将碳元素推入地幔，从而推动碳循环的进行。
俯冲带主要的输入、产出、流体、岩浆通道以及岛弧地壳结构示意图。 图源：adearth。
没有板块运动的行星被称为“停滞盖行星（stagnant lid planets）”。在这些行星上，地壳如同一个巨大球壳一般，而非零散分散地置于地幔上方。一般认为，相较于有板块运动的行星，这些行星在宇宙中的更加普遍地存在着。事实上，地球也确实是当下确定的唯一具有板块运动的行星。
地球板块构造示意图。图源：zjfw。
福利和另一位地球科学副教授安德鲁·山姆耶（Andrew Smye）现已制造出一种模拟行星生命循环的计算机模型。基于初始热量平衡，或行星形成时出现的热量或产热元素含量，他们就可以预估气温稳定时的热量。一些元素在衰变时会产热。例如，元素铀在衰变时会产生钍和热量，而钍在衰变时又会产生钾和热量。
火山（如埃特纳火山）是板块运动后的产物，其对于促使二氧化碳重返大气进行碳循环来说，是十分重要的。资料来源：NASA/D. Giannobile。
研究者发现，在改变行星的大小和化学成分进行数百次模拟后，“停滞盖行星”可存在液态水几十亿年。在最极端条件下，这种行星可让生命存活40亿年，接近现在的地球寿命。
“停滞盖行星内仍有火山在起作用，但由于没有足够多的循环做支持，它的活跃期比有板块运动的行星的更短。” 山姆耶（Smye）说道：“火山爆发导致出现很多岩浆流，随着时间的推移，它们就像蛋糕层一样，会一层层地沉积下来。岩石和沉积物温度越高，表示它们沉积得越深。”
研究者们还发现，在足够高的热量和压力作用下，二氧化碳气体会从岩石里逸出，以特有的排气方式到达地表。山姆耶（Smye）介绍道，同样的排气方式在俯冲断裂带上含水时也可发生。
福利介绍道，基于行星中达到一定水平的那些产热元素的种类和产热能力，这种排气方法可以更有效。
BD+20 1790b号行星运行想象图。对年轻行星的探测将有助于研究行星演变的早期阶段。而BD+20 1790b作为一颗年轻的太阳系外行星，其所围绕旋转的恒星非常活跃，也较难探测。图源：qdn。
他还说道：“为使行星不被冰封，行星中需含有足够的二氧化碳，这就有一个最佳范围，但也不表示，就不能依靠风化作用来吸收大气中的二氧化碳，从而保持气温了。”根据该研究模型，这些行星模型中存在产热元素含量远远多于行星宜居所需。
山姆耶（Smye）最后介绍道：“从这项研究中，可得到一个有趣的观点：要获得行星宜居带，行星的初态成分或大小是十分重要的。所以说，早在行星诞生之初，它的命运就早已注定。”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: 解茫号
author: Lee Cavendish
如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
