這項(xiàng)最新研究表明，任何可能與地球相似的巖石星球，其氣候特征很大程度上取決于該星球朝向主恒星一側(cè)的陸地和海洋面積大小和位置，盡管當(dāng)前該望遠(yuǎn)鏡仍缺乏勘測(cè)系外行星表面分辨率的能力，但是該發(fā)現(xiàn)可以幫助天文學(xué)家通過大氣層光譜分析，獲得關(guān)于行星表面的相關(guān)結(jié)論。

圖中是藝術(shù)家假設(shè)的海洋星球，它擁有類似地球的大氣層條件，并有兩顆衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行。

該項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人、加拿大多倫多大學(xué)物理系研究生伊芙琳·麥克唐納(Evelyn Macdonald)稱，我們的研究表明，類地行星上陸地分布對(duì)其氣候產(chǎn)生很大影響，這將有助于天文學(xué)家使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等儀器觀測(cè)地外行星，從而更好地解釋他們所看到的天體特征。

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伊芙琳和同事使用一種名為ExoPlaSim的氣候模擬技術(shù)來模擬陸地和海洋的數(shù)量和分布，進(jìn)而理解該特征如何影響潮汐鎖定氣候。

潮汐鎖定行星是與主恒星保持同步旋轉(zhuǎn)，這意味著它繞軸旋轉(zhuǎn)所需時(shí)間與繞恒星旋轉(zhuǎn)所需時(shí)間一致，因此，該行星在同速旋轉(zhuǎn)下，始終有一側(cè)朝向主恒星，這與月球始終保持同一側(cè)朝向地球的現(xiàn)象是相同的。

據(jù)悉，環(huán)繞紅矮星運(yùn)行的巖石行星特別容易受到潮汐鎖定的影響，因?yàn)榧t矮星系統(tǒng)通常比較“緊湊”，行星非常接近恒星。盡管它們距離主恒星很近，但這些行星可能處于宜居帶——行星與主恒星保持適當(dāng)距離從而能表面存在液態(tài)水，并且紅矮星表面溫度低，大約3500攝氏度，比太陽低大約2000攝氏度。

行星環(huán)繞恒星運(yùn)行幾天時(shí)間，會(huì)使它們更易受到恒星引力鎖定影響，然而，這種所謂的潮汐鎖定并不意味著某顆行星近半球是持續(xù)白晝，遠(yuǎn)半球是持續(xù)夜晚。因此，行星宜居性也取決于它將熱量從晝側(cè)重新分配至夜側(cè)的能力，這將導(dǎo)致該行星表面不會(huì)過熱或者過冷。

伊芙琳和同事模擬了兩種假設(shè)條件行星：一種是亞恒星點(diǎn)(直接朝向恒星)是圓形大陸，被海洋包圍著；另一種是亞恒星點(diǎn)是圓形海洋，被陸地包圍著。之后他們改變每種假設(shè)行星條件中陸地和海洋的數(shù)量，從而觀察如何影響該行星的氣候特征。

這些模型表明，在一個(gè)潮汐鎖定的行星，全球平均氣溫更多地取決于陸地面積，而不是陸地的位置，在模擬測(cè)試中，擁有日側(cè)半球陸地面積較多的行星，無論是中心亞恒星點(diǎn)或者環(huán)繞一個(gè)亞恒星點(diǎn)海洋，其表面平均溫度上升了大約20攝氏度。

此外，陸地面積越大，恒星照射的面積就越大，該行星大氣層將高溫干燥，這是因?yàn)楦嚓懙氐拇嬖谝馕吨舭l(fā)至大氣層的地表水分更少，這也導(dǎo)致降水量更少。伊芙琳說：“所以該情況下這片陸地極有可能是沙漠氣候，總體而言，全球表面溫度最高、大氣水蒸汽最多的行星，其海洋位于晝側(cè)中心，并位于該行星表面溫度較低區(qū)域。”

逐漸增加的大氣水蒸汽將導(dǎo)致更多云層形成，因?yàn)樗羝且环N溫室氣體，它使大氣層更具吸收熱量的能力，并將熱量輸送到行星另一側(cè)半球。由于詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)之一是分析鄰近類地系外行星的大氣層特征，并試圖確定它們是否適宜生命存活，這項(xiàng)最新研究將有助于韋伯太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步勘測(cè)此類行星，并揭曉我們它們是干燥的荒漠，還是擁有陸地和海洋的宜居世界。目前這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在2022年6月刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。