對已知系外行星的一項新的分析顯示，潛在的宜居行星上類似地球的條件可能比以前認為的要少得多。這項工作的重點是在一顆行星上發展基於氧氣的光合作用所需的條件，這將使地球上發現的那種複雜的生物圈成為可能。這項研究最近發表在《皇家天文學會月報》上。
在我們自己的銀河系中，被確認的行星的數量現在已經達到了數千顆。然而，既像地球又在宜居區的行星，即恆星周圍溫度正好適合液態水存在於表面的區域卻要少得多。
目前，只有少數這樣的岩質和潛在可居住的系外行星是已知的。然而，新的研究表明，這些行星都不具備通過”含氧”光合作用維持類似地球的生物圈的理論條件，地球上的植物利用這種機制將光和二氧化碳轉換成氧氣和營養物質。
這些行星中只有一顆行星接近於接受維持一個大型生物圈所必需的恆星輻射。開普勒-442b，一個質量約為地球兩倍的岩石行星，圍繞着1200光年外的一顆中等溫度的恆星運行。
潛在的宜居行星開普勒422-b（左）與地球（右）的藝術表現。資料來源：Ph03nix1986 / Wikimedia Commons
這項研究詳細研究了一顆行星從其宿主恆星接收到多少能量，以及生物體是否能夠通過正常的含氧光合作用有效地生產營養物質和分子氧，這兩者都是我們所知的複雜生命的基本元素。
通過計算一顆行星從其恆星上接收到的光合作用輻射量，研究小組發現，溫度只有我們太陽一半左右的恆星無法維持類似地球的生物圈，因為它們不能提供足夠的正確波長範圍的能量。含氧光合作用仍然是可能的，但這樣的行星不能維持一個豐富的生物圈。
被稱為紅矮星的更冷的恆星周圍的行星，其溫度大約是我們太陽溫度的三分之一，不可能得到足夠的能量來激活光合作用。比我們的太陽更熱的恆星要亮得多，在有效光合作用的必要範圍內發出的輻射比紅矮星多十倍，然而一般來說，它們的壽命不足以支撐複雜生命進化。
該研究的主要作者、那不勒斯大學的喬瓦尼-科沃內教授評論說：”由於紅矮星是迄今為止我們銀河系中最常見的恆星類型，這一結果表明，其他行星上類似地球的條件可能比我們希望的要少得多。這項研究對複雜生命的參數空間提出了強有力的限制，因此不幸的是，承載豐富的類地生物圈的 “甜蜜點”似乎並不那麼寬。
未來的任務，如將於今年晚些時候發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），將具有觀察其他恆星周圍的遙遠世界的敏感性，並對一顆行星承載我們所知的生命的真正需要進行新的揭示。