有关这一研究组最新成果的文章已经刊载于《伊卡鲁斯》杂志上。这篇论文的合著者除了法雷拉之外,还有在麻省理工学院地球,大气与行星科学学院以及物理学院担任教授职位的萨拉·赛格尔(Sara Seager),同样来自MIT的行星与地球科学教授约翰·马歇尔(John Marshall)以及EAPS的助理教授保罗·奥戈曼(Paul O"Gorman)。
大倾角的宜居行星
法雷拉和他的同事们利用一种由MIT开发的模型来模拟一颗具有高倾角的“水行星”——具有地球相似的大小,距离恒星的距离与日-地距离也相当,并且整个表面完全被海洋覆盖。这一三维模型的设计模拟了大气,海洋以及海冰的运动模式,并在计算中考虑了风和热量输送对一个3000米深全球性海洋的影响。作为对比,研究人员也将这一大气模型与更加简单化,仅考虑静止情形的“沼泽”海洋模型进行了对比,并考虑后者在不同深度上的情况,分别设置200米,50米以及10米的沼泽深度进行考察。
研究人员运用这一详细模型去模拟一颗行星在三种不同自转轴倾角下的情形,分别设置的假想值分别为:23度(与地球接近),54度以及90度。
对于极端情况,即90度倾角的情况,他们发现一颗具有全球性海洋——即便其深度只有50米,也将能够在其极地夏季期间吸收足够多的太阳能并在冬季严寒时释放出来,从而帮助维持一个相对较为温和的环境条件。于是,作为整体来看,这颗行星将会全年都拥有类似春天的温和气候。
法雷拉指出:“我们此前预期如果一颗行星上拥有海洋,那么它的环境将会变得更加宜居,但并没有到这样的程度。因此我们非常惊讶地发现模拟结果显示,一个拥有全球性海洋的高倾角行星,甚至在其极地地区都仍然是适合生命生存的。”
失控的“雪球地球”
总体而言,研究组发现生命是有可能在一个具有高倾角的系外行星上生存的,但这是有条件的。在模拟中,法雷拉研究组发现一个太浅的海洋,比如说深度仅有10米的海洋将不足以承担起调节整个高倾角行星整体气候的重任,反而会让这个星球陷入失控的恶性循环:在这样一个浅海中一旦有少量海冰形成,它将迅速向黑暗半球区域扩展。即便当这一半球转向向阳面也无法遏制这一趋势的蔓延,因为那已经太迟了——大面积的海冰将反射大量太阳光,从而导致海水无法吸收足够的热量,于是海冰继续扩展,最终覆盖整个星球。