在气体的覆盖下，遥远的行星可能有适合液态水的条件
显示氦气和氢气层的图表，可以让水在异常遥远的行星上变成液态
在宇宙的某个地方，可能有岩石世界与它们的宿主恒星的距离可能是地球与太阳的距离的两倍。远离它们恒星的温暖，这些行星应该是相当冷的——它们表面的任何水都应该被冻结。
但行星科学家表示，可能有一类岩石系外行星被厚厚的氢气和氦气覆盖。如果这些层将行星的核心与太空的严寒隔离开来，那么它们的表面可能恰好是容纳液态水的合适温度。而且，如果是这样的话，这些世界就有可能适合居住。
大约十年前，科学家们提出这样的世界可能能够支持生命。他们有时将这些行星称为“寒冷的超级地球”，因为它们的质量可能比我们的家园大 10 倍。但是研究人员还没有弄清楚水是否可以在这些系外行星上停留足够长的时间以使生命进化。
现在，周一发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文中描述的新计算表明，这些世界的地表条件可能已经温带了足够长的时间来维持生命——50 亿到 80 亿年。相比之下，地球只有大约 45 亿年的历史，而生命在大约 37 亿年前出现在这里。
“生活需要一些时间来进化。因此，这很长一段时间确实很重要，”蒙特利尔大学系外行星研究所天体物理学教授Björn Benneke说，他没有参与这项新研究。他说，如果超级地球在它们存在的相对较小的部分——例如一百万年左右——只有液态水存在，那么这些行星可能在氢气氛下宜居的假设将是“令人沮丧的”。
新的计算预示着这些寒冷的超级地球的潜在可居住性。它们的存在仍然是理论上的——还没有被发现——所以这增加了天体物理学家寻找这个系外行星类的动力，因为他们试图确定我们在宇宙中是否孤独。
新论文的主要作者、在美国研究系外行星的博士生Marit Mol Lous说：“真正开放的思想很重要，不要期望生命必须处于完全复制地球的条件下。”瑞士苏黎世大学。“这给了我们一个额外的论据，让我们牢记这些异国情调的栖息地。”
基于我们唯一的已知可居住世界地球模型，科学家们经常在行星表面对于液态水既不太热也不太冷的区域寻找也绕其恒星运行的行星。该地区通常被称为宜居区，或绰号“金发姑娘区”。相比之下，所谓的冷超级地球位于恒星的宜居带之外。但与直觉相反，这也可能是使这些外星世界适合居住的部分原因。
在地球上，二氧化碳和甲烷等大气温室气体有助于维持水的“恰到好处”的温度。如果周围有足够的东西，氢也可以充当温室气体。
诀窍是使氢气保持足够长的时间以使其积聚。它是一种特别轻的元素，所以除非行星足够大并且有足够的重力来容纳气体，否则氢将消失在太空中。如果这颗行星靠近它的恒星，辐射可以使这些粒子更快地逃逸。这些寒冷的超级地球和它们的恒星之间的巨大距离可以保护它们的氢气不被撕裂。
为了弄清楚一个寒冷的超级地球需要什么才能在很长一段时间内保持恰到好处的氢氦大气厚度，Mol Lous 开发了各种大小的岩石系外行星的计算机模型。她将它们放置在距模拟宿主恒星多个距离的地方。然后，她模拟了它们如何随着时间的推移而演变。
Mol Lous 考虑了会影响行星表面温度的因素，例如逃逸率、其宿主恒星如何随着时间的推移而变亮或变暗，以及其内部放射性物质散发的热量。
她发现，长期液态水的最佳位置是，如果以氢氦为主的大气层的厚度是地球大气层的 100 到 1000 倍，行星的质量是地球的 1 到 10 倍，并且它至少位于距离它的恒星的距离是地球距离太阳的两倍。
这样的距离，虽然让这些寒冷的超级地球很有趣，但也让天文学家很难发现它们。科学家们通常用来探测系外行星的技术依赖于从它的恒星前面经过的世界。这样的凌日使主星的光线略微变暗，天体物理学家用它来计算轨道世界的存在。但是，Benneke 说，当一颗超地球大小的行星在如此遥远的轨道上运行时，它不太可能在正确的时刻对齐以被当前的技术探测到。
因此，他说，这样的超级地球是否存在仍然是未知数。“但是……专家们证明的是，这种行星的多样性，可以存在的行星的整个范围其实是非常大的。” 如果它们确实存在，那么关于这样一个寒冷潮湿的世界是如何形成的还有许多问题。Mol Lous 和她的同事们已经在研究新的模型来探索寒冷的超级地球的形成。
