地球在太阳宜居带内的轨道意味着其温度非常适合生命存在。但一项新研究发现，位于恒星宜居带内的冰冷世界可能会突然从过冷跳到过热，而不会经历宜居阶段。
研究结果表明，潜在宜居世界的数量可能比科学家之前认为的要少，研究人员表示。
金星似乎对生命来说太热，火星似乎太冷，而地球位于金星和火星之间，这里的温度有可能恰到好处，使其表面能够存在液态水。这个“金发姑娘”带也被称为宜居带，因为在地球上，几乎任何有液态水的地方都有生命存在。
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像太阳这样的恒星会随着时间推移而变亮。这增加了以下可能性：一颗行星或卫星如果最初围绕一颗年轻昏暗的恒星（如早期地球）是寒冷而冰冷的，那么随着恒星变得更加明亮，最终可能会变暖到稳定的宜居状态。[外星行星和恒星的宜居带如何运作（信息图）]
然而，新的研究发现，一些行星可能会直接从类似火星的冰室阶段进入类似金星的温室阶段，从而绕过类似地球的宜居条件。
北京大学的该研究主要作者杨军表示：“以前的研究表明，冰冷的行星和卫星，如[木星的卫星]欧罗巴，在其表面冰雪融化后将变得适合生命居住。我们的工作表明，这种情况不会发生。”
一颗富含水的行星的气候至少取决于两个因素。一是其表面覆盖的冰量。冰具有高反照率，这意味着它可以将照射到其表面的大部分光线反射回太空，从而阻止光线温暖行星表面。这样，冰会冷却行星，导致更多冰的形成，并使行星更加寒冷。第二个因素是行星大气层中水蒸气的量；水蒸气是一种温室气体，可以吸收热量，使行星变暖，从而导致更多的水蒸发，并使行星更加温暖。
冰的反照率在冰冷行星的气候中起着主导作用。2004年的一项研究表明，地球之所以逃脱了可能的“雪球期”，是因为太阳随着时间推移而变亮，以及地球上的火山活动释放了二氧化碳和其他温室气体，这些气体帮助地球保持热量。
相比之下，许多冰冷的天体，如木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫二，不会通过火山释放大量温室气体。因此，研究人员想看看，如果这些世界只有来自恒星的光来帮助它们变暖，它们会如何演化。
在这项新研究中，科学家们开发了一个全球气候模型，该模型模拟了缺乏水蒸气以外的温室气体的冰冷行星的气候演变。根据该研究，这个 3D 计算机模型包括大气层的多层结构，以及风及其对温度、云、水蒸气、雪和冰的影响。
研究人员发现，在没有水蒸气以外的温室气体的情况下，冰冷的天体需要来自其恒星的大量能量才能开始融化——大约比地球从太阳获得的能量多 10% 到 40%。当冰最终在模拟中融化时，由此产生的反照率下降使这些世界迅速变得温暖得多。这种快速变暖通常会导致温室阶段，其中大部分或全部水海洋蒸发，使得这些世界不适合地球上已知的水基生命居住。
杨军告诉 Space.com：“该发现表明，潜在宜居行星和卫星的数量可能比之前估计的要少，特别是对于小型冰冷行星和冰冷卫星而言。”
详细介绍新发现的论文于 7 月 31 日在《自然-地球科学》杂志上在线发表。
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