颗被锁定在昼夜状态的遥远系外行星似乎对生命来说过于端，但新研究表明其内部可能在地表之下创造出令人惊讶的稳定条件（艺术概念图）。图片来源：SciTechDaily

项新研究表明，即使是端的系外行星也可能并非不适宜居住。

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比地球稍大的系外行星LHS3844b围绕着颗名为LHS3884的小型红矮星运行，距离约48.5光年。与地球不同，它没有日出或日落。这颗行星被潮汐锁定，因此个半球始终面向其恒星，而另个半球则永远处于黑暗之中。这造成了种端的分裂：侧被持续加热，而另侧的温度则骤降至分子运动几乎停止的程度，这种状态被称为对度（开尔文）。

乍看，这样的世界似乎不适居住。然而科学们开始质疑这假设。

宾夕法尼亚大学雨果乌略亚的PennGEFLOW实验室博士后研究员能登大辅（DaisukeNoto）直在研究这些端条件是否真的排除了生命存在的可能。仅仅看到昼夜两侧的端温度——比如白天1000到2000开尔文，夜晚接近对度——可能会让人得出这些系外行星对生命来说过于严酷的结论。但是，能登说，生命或许能找到生存之道。

系外行星LHS3844b（左侧）的质量是地球的1.3倍，围绕恒星LHS3844（右侧）运行。该行星由美国国航空局（NASA）的凌日系外行星勘测卫星发现，距离地球48.6光年，绕其母星公转周仅需11小时。由于轨道非常近，LHS3844b很可能处于潮汐锁定状态，即行星的侧始终朝向恒星益阳万能胶厂家，另侧始终背向恒星。图片来源：NASA

重新思考端世界的宜居

为了探索这种可能，来自日本海洋研究开发机构和北海道大学的Noto及其作者在《自然通讯》上报告称：这类系外行星可能耐受维持生命，因为潮汐锁定可以通过横向分布热通量来帮助局部维持温和的热环境。

诺托解释说，这项研究挑战了关于生命可能存在于何处的传统假设。他还强调，类似的实验法正被用于好地理解地球内部处发生的过程。

根据Noto的说法，拥有昼夜面的行星比像地球这样有规律周期的星球要常见得多。

许多像卫星和行星这样的天体，如果离它们的母星非常近，就是我们所说的潮汐锁定，他解释道。也就是说，当它们绕自身轴旋转并绕母星运行时，这两种速率或频率是匹配的，从而致像我们只能看到月球的面这样的现象。

在实验室中模拟外星内部环境

这种持续的排列在整个星球上造成了明显的温度差异。Noto的研究聚焦于地表以下发生的情况，尤其是这种不平衡如何塑造地幔——地壳和地核之间厚厚的岩石层。

在实验室里建造颗真正的系外行星不在预范围内，诺托说。相反益阳万能胶厂家，他的团队采用了种成熟的法：使用个小型矩形水箱，里面装满粘甘油，并植入随温度变化而改变颜的热致变液晶。

DaisukeNoto的桌面坦克实验（左侧）模拟了潮汐锁定系外行星LHS3844b上端的昼夜温度差异，使用有液体可视化地幔运动。热流体在昼侧上升，PVC管道管件粘结胶冷却后在夜侧下沉，形成稳定的循环。当映射到真实行星内部（右侧）时，相同的模式预测日照侧会有集中的火山活动，而两者之间存在个潜在的宜居晨昏带。图片来源：DaisukeNoto

这个装置建立在长期以来实验室模型的传统之上，这些模型用于研究热量和结构如何影响缓慢运动系统中的对流，从地球内部到理论上的外星世界。

与受自转和重力强烈影响的天气或海洋环流不同，地幔对流主要由温度和密度差异驱动。为了重现这些条件，研究团队使用四个恒温器来控制容器边缘的加热和冷却。这产生了类似于行星的昼侧、夜侧、表面与层内部之间的温度梯度。

种行星心跳

实验揭示了种稳定且重复的流动模式。热物质在昼侧上升，从顶部移动，冷却后在夜侧下沉，然后沿底部返回。这形成了个持续的循环回路，类似于稳定的行星心跳。

它不像地幔那样混乱，诺托说，它缓慢而稳定，可预测，有点聊但这种聊是好的那种。

有时候，流体产生了从受热底部升起的羽状物结构。与夏威夷或冰岛等地的地球热点不同——这些热点会随时间移动，这些羽状物则保持在同位置。

该模型还得出了努塞尔数——种衡量热传递的指标，其数值与地球上的努塞尔数相当。这发现表明，些系外行星可能存在局部地热环境，尤其是在条件可能没那么端的中纬度区域。

表面之外的含义

诺托认为，这种大规模地幔环流也可能影响行星的液态核心。反过来，它或许会产生与地球偶结构不同的磁场。

这是我们在本次实验中法测试的内容，他说，但这是未来研究的个令人兴奋的向。

Noto和Ulloa正在继续扩展他们的研究，使用类似的实验室模型来研究各种地球物理系统。早期的工作已经研究了质量和热量在受限环境中的移动式，为了解流体在热液系统中的作用提供了见解。

诺托表示：我们计划进步扩展实验法，以便在不同背景下入地研究地球上的不同系统，其可能简直是乎想象的。

参考文献：《潮汐锁定系外行星地幔中的对流动力学》，作者：DaisukeNoto、TakehiroMiyagoshi、TomomiTerada、TakatoshiYanagisawa和YujiTasaka，近期发表于《自然通讯》。DOI：10.1038s4146702562026z

BY: University of Pennsylvania

FY: AI

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