海洋技术学报

没有最佳海洋环流模式的地球,在远距离观测者 

来源:海洋技术学报 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-09-17

作者:石兰(抄袭必究)

在刚刚过去的这十年时间里,对于一定范围内系外行星的研究,科学家们所掌握的探索技术已相对成熟,实现了从确认目标行星存在、到分析其组成部分的转变。对于我们这些居住在地球上的生命而言,只要是位于太阳系之外的行星,都可以将其笼统地称为系外行星。并且,这些系外行星中的一部分,甚至拥有比地球更有利的海洋环流模式,简而言之,这些系外世界或许比我们脚下的这片土地,更能支持生命的多样性。倘若此时处于另一颗星球的先进物种,也正在对我们的地球进行研究,那么,地球在这些地外生命的眼中会是什么样子,它是否也是一颗奇怪的行星?


比地球更有利的环流模式

迄今为止,地球仍是宇宙中唯一拥有生命的行星,尽管科学家们已发现的系外行星数以千计。然而,这并不意味着浩瀚的宇宙中没有其他支持生命的星球,毕竟人类目前可探索宇宙的范围并没有达到极限。并且,科学家们还在新的研究中发现,尽管在我们地球上生活的生物形态多种多样,但并不一定是宇宙中最引人注目的行星。对于地球上的海洋生命而言,光合作用和深海中的养分同等重要,正是海洋中的上升流将养分从深海带到了有阳光照射的海域。科学家们可由此推论出了一种更有利的海洋环流模式下,即海洋中存在的上升流越多,能够补给的营养也就越充足,因而能够实现更多的生物活动。


目前,在对系外行星的探索中,科学家们将目标主要对准那些位于所谓的可居住区域上的行星,因为它们往往都具有一个共同的特点,那就是这颗星球拥有液态海洋的潜力。但我们需要了解一个基本事实,由于每颗星球的全球流通模式不同,所以,并不是所有拥有海洋的行星都适合生命居住,尤其是海洋中的上升流,这种流通模式便是海洋生命演化的关键。这个过程可以描述为:海洋表面因为受到风的影响而开始涌动,在此期间所产生的上升流,将深海中营养丰富的水推向了更接近阳光的海域,而那些需要光合作用的生物都在这里生活。海洋中的浮游生物,需要营养素才能产生有机化合物,从而为那些更大的生物提供食物来源,我们可以以此类推食物链中的各个部分。

当然,处于食物链中的成员最终都会死亡,它们分解之后的有机残骸会再次沉入海底,并在另外的上升流中被捕获,以再次为其他生命提供食物。上升流就像是造就了一个高效的水下回收系统,多种生物更倾向于在靠近海岸的区域茁壮成长,而那些位于可居住区域的系外行星也不会例外,那些具有更多海洋上升流的行星,便有可能更利于支持生物的多样性。科学家们在进一步的研究过程中还发现,大陆的存在、更慢的旋转速率,以及更高的大气密度会导致产生的上升流速率更高。这样的结果进一步暗示了,我们的地球可能并不是宇宙中最适合生命居住的地方,这是人类对系外行星海洋学研究的一个重要进步,成为了我们在系外行星上寻找生命的条件之一。


地外生命眼中的地球模样

正如文始提到的那样,倘若其他星球上足够先进的物种正在对我们的地球进行研究,那么,那些站在远处的观察者会构建出一幅怎样的地球形态?尽管,就目前提出的系外行星可居住性标准而言,我们并不确定这些条件是否足够或必须,再加上现有观测技术有限,几乎难以做到对大多数系外行星进行直接成像,尤其是在对类地行星的探索上仍然具有很大的局限性。因而,地球成为了宇宙中我们已知存在生命的唯一行星,但是,我们可以通过在远距离上对地球进行观测,以给予可居住系外行星的更多关键提示。比如,地球上拥有三个不同阶段的水循环,便是其最重要的气候元素之一,如果系外行星的大气中也同样具有冰粒云、冷凝水和水蒸气,那么这些条件都可以被认为是具有可居住性的潜在迹象。


事实上,要了解行星的可居住性,识别该行星的云和表面特征尤为重要,科学家们通过深空气候观测站卫星对地球进行了拍摄,以确定远方观测者眼中地球的模样,耗时2年、每间隔68到110分钟拍摄一次,并在此过程中捕获的地球大气反光拥有多个波长。随后,研究人员将图像组合为一个反射光谱,并将其整合到了地球的磁盘之上。通过对新曲线和原始图像的比较,研究人员发现陆地和云层对应的曲线参数,在将地球的旋转时间调整为24小时以后,该轮廓图便由此产生了。其中黑线主要对应的大陆海岸线,是一种表面特征参数的表现形式,其中以绿色着色的区域则分别代表了南极、南美、北美、亚洲和非洲,而那些间隔之间的部分则代表的是地球上的海洋,红色的部分表示较浅,而蓝色的部分则表示较深。

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