宇宙的某个地方，可能存在岩石行星，其距离主星的距离可能是地球到太阳距离的两倍。这些行星离恒星的温暖太远，应该非常寒冷——其表面的任何水都应该是冰冻的。
但行星科学家表示，可能有一类岩石系外行星被厚厚的氢气和氦气层覆盖。如果这些层能将行星的核心与严酷的太空寒冷隔离开来，它们的表面温度可能正好适合存在液态水。如果真是这样，这些世界就有可能是宜居的。
大约十年前，科学家们就曾提出这类世界可能能够支持生命。他们有时称这些行星为“寒冷超级地球”，因为它们的质量可能高达我们家园的10倍。但研究人员尚未弄清楚水是否能在这些系外行星上停留足够长的时间供生命进化。
现在，发表在《自然天文学》杂志周一的一篇论文中描述的新计算表明，这些世界表面的宜居条件可能已经持续了足够长的时间，即 50 亿到 80 亿年。相比之下，地球只有大约 45 亿年的历史，而生命出现在大约 37 亿年前。
“生命需要时间来进化。所以它存在了很长时间确实很重要，”蒙特利尔大学系外行星研究所天体物理学教授Björn Benneke说，他没有参与这项新研究。他说，如果超级地球在其存在期间只有相对短暂的时间拥有液态水——例如，大约一百万年——那么“令人沮丧”的是，这会削弱这些行星在氢气大气层下可能宜居的假说。
新的计算预示着这些寒冷超级地球的潜在宜居性。它们的存在仍然是理论上的——目前还没有发现——因此，这为天体物理学家提供了搜寻这类系外行星的动力，以确定我们在宇宙中是否孤独。
“重要的是要非常开放思想，不要期望生命一定能在与地球完全相同的条件下存在，”新论文的首席作者、在瑞士苏黎世大学研究系外行星的博士生Marit Mol Lous说。“这给了我们一个额外的理由，让我们考虑这些奇异的栖息地。”
根据我们唯一已知的宜居世界——地球——的模型，科学家们通常会寻找一个行星围绕其恒星运行的区域，在这个区域里，行星的表面既不太热也不太冷，足以让液态水存在。这个区域通常被称为宜居带，或者昵称为“金发女孩区域”。所谓的寒冷超级地球则位于其恒星宜居带之外。但反直觉的是，这可能也是这些外星世界宜居的一部分。
在地球上，二氧化碳和甲烷等大气温室气体有助于维持水存在的“恰到好处”的温度。如果氢气足够多，它也可以起到温室气体的作用。
诀窍在于让这些氢气足够长久地存在，使其能够积累起来。氢气是一种特别轻的元素，因此除非行星足够大，有足够的引力来 удерживать 气体，否则氢气会消散到太空中。如果行星靠近其恒星，辐射会加速这些粒子的逃逸。这些寒冷超级地球与它们恒星之间的遥远距离可以保护它们的氢气不被撕裂。
为了弄清楚寒冷超级地球需要具备什么条件才能在很长一段时间内维持恰到好处的氢氦大气层厚度，Mol Lous 开发了不同大小的岩石系外行星的计算机模型。她将它们放置在距离模拟主恒星的不同距离。然后，她进行了一个关于它们如何随时间演化的模拟。
Mol Lous 考虑了影响行星表面温度的因素，例如逃逸率、主恒星随时间的变化以及其内部放射性物质散发的热量。
她发现，如果以氢氦为主的大气层厚度是地球大气层的 100 到 1000 倍，行星的质量是地球质量的 1 到 10 倍，并且其距离恒星的距离至少是地球到太阳距离的两倍，那么长期存在液态水的最佳条件就具备了。
这个距离虽然使这些寒冷超级地球成为迷人的研究对象，但也使得天文学家极难探测到它们。科学家通常用来探测系外行星的技术依赖于行星从其恒星前方经过。这种凌星现象会使主恒星的光线略微变暗，天体物理学家利用这一点来计算是否存在绕行行星。但是，Benneke 说，当一个超级地球大小的行星如此遥远地绕行时，它不太可能在正确的时刻对齐，从而被现有技术探测到。
因此，他表示，这类超级地球是否存在仍然未知。“但是……专家们已经证明，这类多样化的行星，所有可能存在的行星范围实际上非常大。”如果它们存在，关于这种寒冷、潮湿的世界是如何形成的，仍然有许多问题。Mol Lous 和她的同事们已经在开发新模型来探索寒冷超级地球的形成。
但 Benneke 说，解决这些谜团的最佳方法是“简单地找到这些系外行星。”
