京大學物理學院大氣與海洋科學系胡永雲教授與其芝加哥大學和普林斯頓大學的合作者在太陽系外行星氣候和宜居性方面的研究取得新進展。他們的論文已發表在arXiv，並被《天體物理通訊》(The Astrophysics Journal Letter)接收，題目為“Water trapping on tidally locked terrestrial planets requires special conditions”🧑🏻‍🦼。他們的研究結果表明水幾乎不可能被完全凍結在潮汐鎖相行星的背陽面👨‍🔧，該結果對確認系潮汐鎖相行星的氣候、宜居性和探測適宜生命存在的行星有著極為重要的意義🍫。

胡永雲教授等的研究目標是紅矮星附近的宜居行星。這是因為紅矮星是宇宙中數量最多的恒星(占宇宙恒星總數量的大約80%)🛐，而且紅矮星的宜居行星距離其母星較近，易於被探測到💅🏼。因此⏭，宜居行星很可能首先在紅矮星附近被發現。這類宜居行星的特征是它們被引力鎖相，也就是行星的一面永遠面對紅矮星(永久白天)🎻，而另一面永遠背對紅矮星(永久黑夜)。這類行星的特殊運行方式勢必造成其朝陽面和背陽面之間的加熱不均勻，由此而產生的一個嚴重問題是，盡管它們的朝陽面溫度適於液態水存在，但其背陽面由於得不到恒星輻射而極端寒冷，以至於所有的大氣和水分都被凍結在背陽面👨🏿‍⚖️，從而不適宜生命存在。

圖：數值模擬結果表明，背陽面陸地冰蓋的最大厚度只有大約2000米🏧。圖右側彩色標尺的單位是米，箭頭長度表示陸地冰蓋每年移動的速度🥉，背星點在圖中央，圖兩端為恒星直射點🦉👃🏿。

胡永雲教授先前的研究結果已表明，對於一個海洋世界的行星來說，大氣和海洋自朝陽面向背陽面輸送的熱量，足以溫暖背陽面🧏🏼‍♂️，不僅大氣層不會在背陽面凍結🧘🏿‍♂️🧖🏻‍♂️，水分也不會在背陽面凍結🙍🏿‍♀️。在本項研究中🈂️，他們考慮了在陸地存在的情況下液態水是否完全被凍結在背陽面。假定背陽面完全是陸地🧛🏿‍♂️，而朝陽面完全是海洋👒，他們使用海-氣耦合氣候模式和冰川模式給出了背陽面陸地上的冰川厚度，如圖所示🙍🏿‍♂️，陸地最大冰蓋厚度只有大約2公裏1️⃣。如果朝陽面海洋深度與地球海洋的平均深度相當(4公裏)🧑🏼‍🎄👰🏽，那麽，朝陽面仍將有2公裏深的海洋🙇🏻🤲🏿，足以維持生命的存在🤘🏼。與此相反的情況是🤹🏼↔️，如果朝陽面完全是陸地🤾🏿‍♂️，而背陽面是海洋，則背陽面的海洋才有可能完全被凍結。考慮到陸地板塊是運動的(如地球)，其它類地行星的大陸也應該是不斷運動的，陸地永久性地集中在朝陽面的可能性極低。因此，液態水完全被凍結在背陽面的情況是很難發生的🛺。

原文鏈接：http://arxiv.org/pdf/1411.0540v1.pdf