大气层是寻找宜居行星的关键因素？大气与行星表面之间的关系

　　硅酸盐岩的风化对保持地球气候具有重要作用。由伯尔尼大学和瑞士国家研究中心（NCCR）PlanetS领导的科学家研究了这一过程的一般原理。他们的结果可能会影响我们如何解释来自遥远世界的信号，包括可能暗示生命的信号。

　　地球上的条件是生命的理想选择。我们星球上的大多数地方都不是太热也不是太冷，而是提供液态水。但是，对生活的这些要求和其他要求微妙地取决于大气的正确组成。某些气体（如二氧化碳）过少或过多，地球可能会变成冰球或变成高压锅。当科学家寻找潜在宜居的行星时，关键因素就是它们的大气层。

　　有时，这种大气是原始的，主要由行星形成时周围的气体组成（木星和土星就是这种情况）。但是，在火星，金星或地球等地球行星上，这种原始大气层消失了。取而代之的是，它们的剩余大气层受地表地球化学的强烈影响。诸如岩石的风化之类的过程会改变大气的成分，从而影响行星的宜居性。

　　由伯尔尼大学空间与可居住性中心（CSH）的考斯图布·哈基姆（Kaustubh Hakim）领导的一个科学家团队，特别是在与地球条件完全不同的条件下，如何精确地进行研究。他们的结果发表在2021年3月11日。

　　“我们想了解大气与行星表面之间的化学反应如何改变大气的成分。在地球上，这一过程——硅酸盐岩石在水辅助下的风化，有助于长时间保持温带气候。” Hakim解释说。“当二氧化碳浓度增加时，由于温室效应，温度也会升高。较高的温度导致更多的降雨。硅酸盐的风化速率增加，从而降低了CO2浓度，进而降低了温度。”研究人员说。

　　但是，它不一定必须在其他行星上以相同的方式工作。该团队使用计算机模拟测试了不同条件如何影响风化过程。例如，他们发现，即使在非常干旱的气候中，如果化学反应发生得足够快，风化的强度也可能比地球上的高。根据哈基姆（Hakim）的说法，岩石类型也会影响这一过程，并可能导致完全不同的风化率。研究小组还发现，在70°C左右的温度下，与流行的理论相反，硅酸盐的风化速率会随着温度的升高而降低。哈基姆说：“这表明，对于状况与地球截然不同的行星而言，风化起的作用可能截然不同。”

　　如果天文学家找到了一个宜居的世界，那么它很可能就在他们所谓的宜居地带。该区域是恒星周围的区域，辐射剂量将使水成为液体。在太阳系中，该区域大致位于火星和金星之间。

　　研究合著者，伯尔尼大学天文学和行星科学教授，NCCR PlanetS成员Kevin Heng指出：“地球化学对宜居区域行星的宜居性产生了深远影响。” 正如研究小组的结果所表明的那样，升高温度可以减少风化及其对其他行星的平衡作用。可能是一个宜居的世界可能变成了一个地狱般的温室。

　　正如Heng进一步解释的那样，了解不同条件下的地球化学过程不仅对于估计生命的潜力很重要，而且对于生命的探测也很重要。“除非我们对在不同条件下的地球化学过程的结果有所了解，否则我们将无法分辨生物特征（如去年在金星上发现的磷化氢这样的生命迹象）确实来自生物活动。”研究人员得出结论。