从“黯淡橙点”到“黯淡蓝点”，生命曾有多少跨越？
当雾霾在太古宙时期的地球上堆积，这颗年轻的行星看起来就像一个“黯淡橙点”。NASA戈达德空间飞行中心 / Francis Reddy
大气层中的雾霾在行星环境宜居性中可能扮演着非常重要的角色，但多重要？科学家对此仍是迷茫的。为了解开这个谜，一个科研团队开始把目光投向了我们自己的行星——地球。严格地讲，是太古宙时期的地球。
那时地球的大气层和今天截然不同，只含有少量的氧。甲烷、氨和其它有机化合物的成份却很高。地质学证据显示，太古宙时期地球大气层中曾经断断续续地出现过雾霾，但学者们不知道为什么。这个科研小组相信，更好地认识那时地球大气中的雾霾形成机制，对于我们研究某些同样被雾霾笼罩着的类地系外行星是有帮助的。
该项目的领导者，NASA戈达德空间飞行中心、天体生物研究所虚拟行星实验室的Giada Arney说，“地质化学数据显示，太古宙时期的地球更像一个外星球。”
在最理想的情况下，行星大气中由富碳或有机物质混合而成的雾霾能够通过化学反应把分子转化为生命分子的前身。与此同时，雾霾也可以过滤掉许多可以分解DNA的有害紫外线。
而在最不理想的情况下，雾霾会因过于浓厚而使得光线极难穿透。在这种情况下，行星表面的温度可能会非常低甚至于完全冻结。假如太古宙时期的地球出现了这样浓厚的雾霾，那么它会导致非常严重的后果。因为四十亿年前的太阳比今天要昏暗，其亮度可能只有今天的80%。
Arney等人利用计算机，模拟了太古宙时期雾霾对地球表面温度的影响，以及温度对大气化学成份的反作用。
模拟显示雾霾越浓，能够穿越雾霾的阳光就越少，这样就会抑制许多会导致雾霾变得更加浓厚的光化学反应发生。形成雾霾的化学链条因此被切断，行星也就避免了因雾霾过浓而永久封冻的危险。
科研小组称这样的雾霾为自限性雾霾，他们认为太古宙时期的地球就是一例。研究结果显示，自限性雾霾的存在仅使太古宙时期的地球温度下降了大约2摄氏度，远远不足以让地球完全封冻。
“模型显示，一个围绕着年轻太阳的行星，如果它和太古宙时期的地球相似，那么它的表面温度可能是冷的。但这种冷是有限的，决不会像今天的火星那样。”戈达德空间飞行中心的科学家Shawn Domagal-Goldman这样说。
而这样一个行星无疑可以被列入宜居之列，只要它表面有液态水，即便它的全球平均温度低于冰点。
假如这样一颗行星围绕的恒星和太阳不同，情况又会怎样？
进一步的模拟显示，“宿主恒星对行星表面雾霾产生的概率起着关键作用，而雾霾也会对行星的宜居性产生不同的冲击。”华盛顿大学的Victoria Meadows说。
看起来，太古宙时期的地球生活很甜蜜，而雾霾就是它的遮阳篷。假如那时的太阳和今天一样热，那么雾霾粒子也会变得更大——这正是温度对化学过程的反作用——与此同时它的产生也会变得更有效率，仍然会为地球提供部分防护。
但情况并不总是这样。部分恒星会产生过多的紫外辐射，导致行星上无法产生雾霾。雾霾也无法保证所有类型恒星周围的行星都能被冷却。昏暗的M级矮星产生的能量波段能够穿越这些雾霾；在模拟中，这些行星因雾霾而变冷的程度很小，它们从雾霾中受惠的是它的紫外线防护作用，这能防止它们的温度发生大幅下跌。
如果恒星合适，行星大气中又存在雾霾，那么我们可以对这样的优质候选者多加研究。计算机模拟结果显示，在未来太空望远镜的部分设备眼中，行星雾霾的特征信号可能要比某些气体如甲烷强。
Arney说，“对于我们收窄某颗系外行星的宜居性而言，雾霾可能会非常有帮助。”
这些研究成果发表在2017年2月8日的《天体物理学期刊》上。
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