外星生命的家园未必就像地球.doc

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1、外星生命的家园未必就像地球来源:果壳网

2、Shea发表于2014.4.4

3、点击数542       一颗星球，一不定非得跟地球很相似，才有可能成为外星生命的家园。图片来源：apiemistika.lt （文/ColinStuart）“Eppursimuove”——“但是它确实在动”。据说，伽利略在1633年被判为异端后如是说，这也许是科学史上最著名的一名话还击。利用自己新发明的望远镜，伽利略看到了许多有悖于宇宙万物都在围绕地球转动的现象，例如围绕木星转动的卫星以及因阳光照射角度变化而导致的金星盈亏——如果金星围绕地球转，就不可能出现这一现象。所有这一切使得伽利略引领了哥白尼革命，后者

4、提出这样一个“新观点”：包括地球在内的所有行星都在围绕太阳公转。 差不多4个世纪之后，我们又处在了另一场对宇宙认识革命的风口浪尖之上。我们现在已经发现了近2000颗围绕其他恒星公转的行星。来自美国宇航局开普勒空间望远镜等观测设备的海量信息，再加上对行星以及恒星系统运转机制的进一步认识，都在迫使我们重新思考另一个地心观点——一颗能承载生命的行星看上去会是什么样子。渐渐地，我们认识到，关于另一颗“地球”的假设似乎都是错误的。随着搜索的继续，我们可能需要谨记，有生命的星球也许会和我们的地球完全不同。 在评估一颗行星能否承载生命的时候，很多事情我们都会想当然。首当其冲的便是，如果其他星球上

5、确有类似地球上的生命存在，那它们将会是碳基的生命，因为碳化学具有无与伦比的复杂性，此外还需要液态水来作为重要的溶剂。这种假设直接导致了于上世纪50年代首次被引入的宜居带概念。它被定义为某颗恒星周围允许有液态水存在的一个狭窄区域。太靠近恒星，行星上的水就会蒸发掉；而离得太远，水则会冻结。只有在中间的“黄金地段”——既不太热，也不太冷，正正好好的地方——生命才能蓬勃兴旺。 我们的太阳拥有着一颗承载着生命的行星，也就是地球。在我们的银河系中，有3/4的恒星是比太阳更暗弱的红矮星，它们所能输出的热量相比之下要少得多。红矮星的宜居带会非常靠近它，近到位于其中的任何行星都会被“潮汐锁定”：恒星

6、的引力使得行星始终只有一侧朝向前者。这一面将要经受日光无尽炙烤和灼热的温度，而另一侧则会在永久的黑暗中封冻——这对与生命而言绝非理想的环境。在我们的太阳系中，已知最靠近太阳的是水星。虽然没被潮汐锁定，它仍经历着昼夜半球之间600℃的温差。 正因为距离太阳足够远，地球才能稳定地自转，使得太阳的热量可以均匀地播撒到地球表面的各个地方。随着地球的自转，它还在宜居带中走出了一条近乎完美的圆形轨迹——不过，根据最新的研究，它比我们过去想象的更靠近宜居带的高温内边界。我们非常巨大的卫星——月球则是另一个福音：它的引力确保了地球自转的倾角只会小幅变化。把所有这些因素加起来，就为生命的蓬勃发展提供

7、了一个诱人而稳定的环境。 于是，开普勒空间望远镜于2009年3月发射时，它便有了一个目标：寻找另一颗地球。这架望远镜以天文学家开普勒命名，后者在1619年率先发现了行星轨道距离和公转周期之间的数学关系。该任务计划工作3年也绝非巧合。地球绕太阳公转一周要花1年的时间，因此在一颗类太阳恒星周围宜居带中相似位置上的另一颗相似的行星，也要花同样的时间来做轨道运动。3年的时间足以探测到这样一颗行星3次从其恒星前方经过，从而确认它的存在。 不过“开普勒”还没有看到这样的天体。早在2011年，它确实就已经发现了宜居带中的行星开普勒－22b，到2013年则又发现了开普勒－61b和开普勒－62e。但

8、它们完全不像地球——三者都是大得多的“超级地球”。大多数模型认为，这些行星较强的引力会使它们的表面变得平坦，使水更容易吞没陆地。陆地比水体更易升温和冷却，因此地球上的各大洲在调节气候中起着举足轻重的作用。英国莱斯特大学的天体生物学家刘易斯·达特内尔（LewisDartnell）说：“海洋行星可能更易导致气候不稳定，所以不太宜居。”开普勒-22b所处系统与内太阳系的对比图。宜居带指行星距离恒星远近合适的区域，在该区域中，生命存在所必需的液体水能够在星球表面存在。图片来源：NASA 古怪的行星美国加利福尼亚大学伯克利分校的杰弗里·马西（GeoffreyMarcy）和他的同事，还分析了由

9、行星的引力造成的恒星所发出光线的变化。虽然在“开普勒”发现的外星行星中有3/4体积大于地球，但它们的质量完全不足以成为富含水的岩质行星。相反，它们必定是较轻的行星，更像是迷你海王星，它们的岩质核心被含有大量氢和氦的浓厚大气层所包裹。马西说：“这引发了一种担忧，即在已知外星行星中占据主导的类型可能并不适宜生命。” 此外，“开普勒”还发现了各种各样奇怪而不寻常的行星。例如，开普勒－47系统拥有2颗恒星和至少3颗行星。另有一些行星有着大椭圆形的轨道，这与太阳系行星典型的近圆