由演化模型生物圈维持的 Gaian 瓶颈与行星宜居性：ExoGaia 模型

对宜居系外行星的探索引发了一个问题——宜居行星是如何形成的？行星宜居性模型传统上聚焦于非生物过程，而忽略了已居住行星上对环境变化的生物响应。Gaia 假说假设生命影响地球的反馈机制以形成一个自我调节系统，因此生命能够在其宿主行星上维持宜居条件。如果生命具有强烈影响，它将在决定行星随时间演化的宜居性中发挥作用。我们提出了 ExoGaia 模型——一个包含演化微生物生物圈的简单“行星”模型。微生物通过消耗和排泄大气化学物质与宿主行星相互作用。模型行星围绕提供入射辐射的“恒星”运行，大气化学物质具有反照率或吸热特性。因此，行星温度可以通过微生物的代谢活动被改变。我们在多个模型行星的大气仍在形成时为其播种生命，并发现在适宜条件下，微生物生物圈通常能够阻止宿主行星达到无生命行星上会发生的非宜居温度。我们发现底层地球化学在决定行星长期宜居性前景中发挥重要作用。我们发现了五类不同的模型行星，包括“Gaian 瓶颈”的清晰实例——这是一种生命要么迅速灭绝留下非宜居行星，要么无限期存活维持行星宜居性的现象。这些结果表明，生命可能在决定行星长期宜居性方面发挥关键作用。