一种新的行星宜居性模型可能使寻找外星人变得更高效，通过快速识别不太可能维持生命所需大气的岩质世界。这个软件名为小于地球宜居性模型（STEHM），允许天文学家在投资宝贵的望远镜时间进行详细观测之前筛选系外行星。该模型由斯坦福大学的研究人员开发，评估一颗岩质行星是否能够在数十亿年内构建和保持大气——这被认为是生命存在的前提条件之一。寻找地球以外生命的天文学家面临的挑战是：已经发现了数千颗系外行星，而银河系中可能还存在数十亿颗——大约每颗恒星都有一颗这样的行星。随着新的强大望远镜的投入使用，研究人员需要找到合适的方法，以识别哪些世界值得更深入的研究。研究的主要作者米歇尔·希尔在声明中表示：“我们能否找到外面生命迹象的唯一方法就是观察这些行星的大气。”传统上，科学家专注于行星是否位于其恒星的宜居带中，这个区域的温度可能允许液态水在表面存在。但仅凭位置并不能保证宜居性。研究人员指出，缺乏稳定大气的行星可能无法保持稳定的温度、抵御辐射或支撑表面水。STEHM通过估计小型岩质行星在地质时间尺度上能否生成和保持大气为这一评估增加了第二层。这一模型将行星的大小与保持大气气体的能力联系起来，帮助识别潜在宜居世界的下限大小阈值。为了构建STEHM，希尔利用ExoPlex行星模拟代码对六颗岩质世界进行了模拟，范围从半个地球大小到地球大小，测试行星结构、火山活动、内部热量和恒星辐射如何影响大气的存续。该模型通过金星和火星进行了验证，正确重现了金星厚厚的二氧化碳大气和火星的长期大气损失。结果表明，至少80% 地球大小的岩质行星在围绕类似太阳的恒星宜居带内轨道运行时，可以在10亿年或更长时间内保持大气。较小的行星通常更快失去大气，尽管大小约为地球70%的世界在有利条件下仍可能宜居。大气的持久性也在很大程度上依赖于初始碳含量和驱动火山活动的热元素，使得STEHM能作为根据大小筛选出最有前途的宜居世界的工具。希尔在声明中说：“也许在其他行星的地下存在生命，但我们永远无法看到它，因为我们无法向这些系外行星发送探测器。我们得到的最佳机会是通过远程分析大气寻找生命迹象。”通过缩小候选者的范围，STEHM可能帮助天文学家专注于那些最有可能存在生命的行星，同时避免在不太可能的目标上浪费资源。这一方法在下一代任务，诸如欧洲航天局的PLATO空间望远镜，扩展周围恒星岩质系外行星目录时可能特别有用。研究人员希望该模型将有助于优先考虑哪些行星值得进一步观察。STEHM不仅解决了地球以外生命可能发生的地点问题，还解决了何时可能发生的问题，通过建模系外行星是否能够在地质时间尺度上保持大气——这是生命达到生存的首要条件。“也许我们至今未发现生命的原因是，我们在恒星生死所创造的伟大计划中还处于早期阶段，”希尔在声明中说。“也许我们是最早的一批。”他们的研究结果发表于6月4日的《行星科学期刊》。