北大教授：一些行星或從「冰雪世界」突變到「極端溫室」

研究表明行星可以從冰雪世界突變到極端炎熱的溫室逃逸氣候。北京大學/供圖

中青在線北京7月31日電（青年報·中青在線記者 葉雨婷）記者今日從北京大學獲悉，北京大學物理學院大氣與海洋科學系楊軍和胡永雲教授及其合作者在行星氣候演化和宜居性研究中取得重要成果，研究表明冰行星變為宜居星球並不是冰融化為水那麼簡單，冰行星或衛星的氣候演化將跳過宜居狀態，而直接從極端寒冷變為極端炎熱的氣候態。

據了解，其論文「冰行星的氣候演化：從冰雪世界突變到溫室逃逸狀態」（Abrupt Climate Transition of Icy Worlds from Snowball to Moist or Runaway Greenhouse）將於8月2日發表於《自然-地球科學》（Nature Geoscience）。論文第一作者是楊軍研究員，楊軍和胡永雲教授為共同通訊作者，該項目是在國家自然科學基金項目的資助下完成的。

生命存在的首要條件是液態水。據該團隊介紹，一顆行星是否適宜生命生存取決於其表面溫度能否維持液態水。以太陽係為例，金星太熱（其表面溫度超過500°C）、火星太冷（表面溫度低於-60°C），均不適宜生命存在；只有地球表面有液態水存在，因此是地球是宜居的。

根據恆星演化理論，一顆恆星在其演化過程中，因其內部核聚變反應愈來愈強，其向外的輻射能量愈來愈強。過去，學者們通常認為，隨著恆星輻射的增強，原來的冰行星或衛星最終會融化而形成液態水，從而適宜生命存在。

但是，楊軍和胡永雲等根據理論研究和大量的數值模擬提出：這些冰行星或衛星很可能在將來是非宜居的。他們的結果表明，隨著恆星輻射增強，這類冰行星或衛星將直接進入極端炎熱的溫室逃逸狀態，也就是說，它們的表面溫度將升高到100°C以上，液態水因而無法存在，生命也將無法存在。

據團隊介紹，隨著恆星輻射增強，冰行星或衛星的氣候狀態之所以發生突變，而不是平緩過渡到溫和的宜居狀態，是因為其表面反射恆星輻射能力的急劇降低和大氣溫室效應的急劇增強造成的。除此之外，冰雪融化后，大量的水汽進入大氣，水汽的強溫室效應也將使地表溫度進一步升高。

《自然》雜誌在對本文進行的亮點報導中指出：「北京大學楊軍和胡永雲的團隊發現，融化冰行星所需要的恆星輻射是如此之強，以至於冰行星跳過溫和的、適宜生命存在的氣候態，而直接進入足以讓水沸騰和完全蒸發的氣候態」。

（教育科學部編）