长期以来，全球各地的研究人员都在研究这个问题:其他行星上是否存在生命?如果有，我们如何才能找到?面对太阳系外成千上万颗有待探索的行星，科学家们需要找到一种方法来预测哪些系外行星最有可能存在生命。更复杂的是，他们的预测必须基于在数光年之外的观察——比如系外行星的大小、质量和大气组成。
在最近发表在《天体物理学杂志》上的一篇文章中，芝加哥大学的行星科学家Stephanie Olson提出了一个新的模型，该模型预测了海洋的循环模式如何影响地球上生命的生存。这些因素可以引导科学家在其他世界寻找生命，研究人员的发现表明，寻找一颗与地球完全一样的行星可能不会把我们带到最有可能存在外星生命的地方。
“以前对系外行星海洋的少量研究主要集中在它们对气候的影响上，”论文的合著者、芝加哥大学副教授多利安·艾博特说。“这项研究开始评估海洋环流对营养循环、生物生产力的影响，以及可能对系外行星上生命的可探测性的影响。”
环流模式会对海洋生物的生存能力产生重大影响。地球上海洋中的大多数生命都存在于表层，它接受阳光来支持光合生物，并与大气交换气体。在重力的作用下，死亡的生物被拉下，这个混合层不断地将营养流失到更深更平静的海洋区域。
这些营养物质回到维持生命的混合层取决于一个称为上涌的过程。上升流发生在特定的位置，在那里，风导致地表水分流，深水流上来取代它们，带来了生命所需的营养物质。
“如果你观察我们海洋中的生命，你会发现它们绝大多数集中在有上涌现象的区域，”奥尔森说，他是T.C. Chamberlin地球物理科学系的博士后研究员。
奥尔森利用一个模型来探索，诸如行星的大小或自转速度等可观测特征的微小变化，如何能显著影响系外行星海洋的上涌量，从而有利于或不利于海洋表面的生命。
“我们发现，那些自转速度比地球慢、表面压力比地球大、海洋含盐量比地球高的行星可能都会经历更大的上升流。”这可能有助于更活跃的光合作用生命，最终可能表现为更可检测的光合作用生命，”奥尔森说。“这些是我们应该优先考虑进行生命探测研究的行星类型，如果我们没有发现生命，不探测可能更有意义。”
这些结果与系外行星优先排序的普遍观点相反:我们发现生命的最佳机会将是找到一颗具有尽可能多的类地特征的系外行星。
奥尔森说:“这项研究推动了我们对类似地球的星球的探索，并考虑是否存在比地球本身更适合生命居住的行星。”
特别地，奥尔森发现系外行星的一些与地球不同的特征可能会导致大气中更多的生物活动的气体特征——比如氧气和甲烷——使得这些行星上的生命更容易被远距离探测到。
奥尔森的模型除了为寻找其他行星上的生命提供信息外，还可能提供有关地球上海洋环流模式的信息，并为了解地球上生命的过去和未来提供思路。
在地球的历史进程中，太阳的自转速度、表面压力和亮度都发生了变化。奥尔森的模型表明，随着时间的推移，所有这些变化都增加了上涌，并可能推动了海洋生命的繁荣。
此外，奥尔森惊奇地发现，海水盐度的增加——溶解在海洋中的盐的数量——可以显著地影响地球的气候。她的模型发现，如果我们把海洋中的盐含量增加一倍，就会导致所有的海冰融化，导致地球升温6摄氏度。
奥尔森说:“如果两个盐度差的因素对地球气候如此重要，那么海洋盐度是我们真正需要考虑的问题。”
奥尔森的模型预测了海洋环流和气候的这种以及其他令人惊讶的显著变化，它巧妙地改变了类地行星的特征，每次改变一个参数。如果参数同步变化，以更准确地反映系外行星的特征与地球的不同，就有可能产生更剧烈的影响，从而为探索打开了几乎无限的可能性。
奥尔森说:“海洋确实是动态栖息地，而我们只是触及了其中的皮毛。”“我的想法是，人们会对此感到兴奋，并继续努力，探索更多的奇异可能性。”