超級地球會是人類另一個家園嗎？

海上嘉蘭 2019-09-03

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美國宇航局7月31號發(fā)表新聞公報(bào)說，美國系外行星探測器“苔絲”發(fā)現(xiàn)了31光年外的3顆行星。更重要的是，這3顆行星中有一顆位于恒星系的宜居帶，這意味著這顆行星可能擁有生命可以生存的環(huán)境。

報(bào)道稱，3顆行星圍繞著一顆名為GJ 357的恒星旋轉(zhuǎn)。這顆恒星的質(zhì)量和體積均為太陽的三分之一，溫度比太陽低約40%，其中最令人感興趣的是GJ 357 D，因?yàn)樗挥谝司訋饩?，所接收到的恒星能量與火星從太陽接收到的能量相當(dāng)，被稱為超級地球。之后研究顯示，這顆名為GJ 357 D的行星質(zhì)量是地球的至少6.1倍，每55.7天繞恒星公轉(zhuǎn)一周。目前尚不清楚其大小、構(gòu)成成分以及是否存在大氣層。如果是巖石行星，那么它將是地球的一到兩倍大。如果它有致密大氣層，就可能通過“溫室效應(yīng)”捕獲足夠熱量，允許液態(tài)水的存在。

什么是宜居帶？宜居帶是指一顆恒星周圍的一定距離范圍，在這一范圍內(nèi)水可以以液態(tài)形式存在，由于液態(tài)水被科學(xué)家們認(rèn)為是生命生存所不可缺少的元素，因此如果一顆行星恰好落在這一范圍內(nèi)，那么它就被認(rèn)為有更大的機(jī)會擁有生命或至少擁有生命可以生存的環(huán)境。

(上圖綠色區(qū)域就是恒星宜居帶)

從美國宇航局目前提供的信息看，GJ357 D這顆行星位于恒星的宜居帶，就有可能存在適合生命繁衍的環(huán)境。但這種說法相當(dāng)不準(zhǔn)確，因?yàn)橐屢活w行星適合生命繁衍，所要求的條件是非常苛刻的。為什么這樣說？筆者為你列出宜居行星的眾多條件，并簡單分析。

第一，當(dāng)然是這顆行星位于宜居帶上。如果距離主恒星太遠(yuǎn)，行星得到的光照不足。如果距離太近，行星表面會過熱，生命也無法生存。

第二，這顆行星不能被潮汐力鎖定。什么是潮汐鎖定？最熟悉的例子就是月球。我們只看到月球的一面，它的另一面是永遠(yuǎn)背向地球。被潮汐鎖定的行星一面永遠(yuǎn)朝向主恒星，溫度過高。另一面則是無盡的黑暗，溫度過低，生命也無法存活。

（月球有一面一直對著地球，另一面永遠(yuǎn)背向地球）

第三，行星的軌道要近乎圓形，離心率不能太離譜（太扁），這樣才能讓它的溫度保持在一個能讓液態(tài)水存在的范圍。想想每76年到訪太陽一次的哈雷彗星。哈雷彗星的軌道非常扁平，它只有10年左右的時間是在太陽附近運(yùn)行，其余時間在遠(yuǎn)離太陽的空間穿梭。一個宜居的行星是不能一會兒“蒸桑拿”，一會兒“游冬泳”的。

（哈雷彗星這種扁平的軌道對于要承載生命的行星來說是一場災(zāi)難）

第四，主恒星的“脾氣”要溫和。熾熱的藍(lán)巨星會釋放過量的離子輻射，而溫度較低的紅矮星（這類恒星在宇宙中占大多數(shù)）很容易就爆發(fā)出致命的‘超級耀斑’（局部釋放的能量在短時間內(nèi)飆升100倍到100萬倍），迅速把宜居帶上的任何行星蒸干。所幸的是，我們的太陽屬于最安靜，行為良好的那一類恒星：主星軸上的G2類別恒星，在過去一個為期32年的測量數(shù)據(jù)顯示，太陽輻射到地球上的能量只出現(xiàn)0.06%的變化。舉個簡單的例子，我們平時用電吹風(fēng)吹干頭發(fā)，吹出的熱風(fēng)溫度在四五十度左右，想想如果熱風(fēng)的溫度突然上升100倍，我們的頭發(fā)會有什么后果。

(恒星的超級耀斑可以毀滅宜居帶上的任何行星)

第五，行星還要具有大氣。如果失去了大氣的保護(hù)，沒有任何生命可以存活，比如水星。而且大氣的密度、壓力和各種組成氣體還要恰到好處。如果讀者不太清楚這點(diǎn)，可以對比一下金星的大氣層和地球的大氣層。人類在地球上可以透過清澈怡人的大氣層看到蔚藍(lán)的天空和美麗的星空，而金星那邊的大氣層則是溫度高達(dá)四五百度的二氧化碳高壓鍋！

(濃密高溫高壓的大氣使金星成為一顆地獄行星)

第六，行星要有適合的質(zhì)量和重力。如果行星的重力過低，就無法拉住大氣層，大氣便散失到宇宙空間。重力過高，植物無法生長。在高重力的行星，水分過重，無法從根系向上輸送到植物的莖葉（植物根系吸水和蒸騰作用）。比如本文開頭美國宇宙局發(fā)現(xiàn)的GJ 357 D行星，質(zhì)量至少是地球的6.1倍，那么其表面的重力要比地球高不少，就算把地球的植物移植上去，這些植物也會因缺水渴死。

第五，行星要擁有磁場的保護(hù)。如果沒有磁場，大氣也不可能穩(wěn)定存在，更要命的是宇宙高能射線（主要來自主恒星）會直接轟擊行星表面，任何地面的生物都在劫難逃。

(地磁場可以使來自太陽的高能射線發(fā)生偏移，讓地球免遭射線直接轟擊)

第六，行星要擁有一套完美的防御機(jī)制。啥意思呢？宇宙并不是空無一物的，事實(shí)上太空存在著大量的游離物質(zhì)，比如沒有固定軌道的小行星和彗星等等，這些游離的星體與行星發(fā)生碰撞是宇宙中的常態(tài)，而這樣的碰撞會給一顆行星上的生命帶來毀滅性的打擊。地球之所以是一顆美麗宜居的行星，就是因?yàn)樘栂祿碛邢衲拘沁@樣的保護(hù)神，它利用自身強(qiáng)大的引力，為地球阻擋了大量小天體的襲擊。

宜居行星的條件還有很多。由于篇幅所限，筆者不能把全部條件都一一列舉。到這里，各位讀者不妨看回本文開頭的這段話：“因?yàn)镚J 357 D位于宜居帶外緣，所接收到的恒星能量與火星從太陽接收到的能量相當(dāng)”，這充其量只是宜居行星眾多必備條件之一，但科學(xué)家就以此認(rèn)為那里可能存在適合生命繁衍的環(huán)境了。人體有五臟六腑和各種復(fù)雜生理系統(tǒng)，難道單單只存在某個器官（比如心臟），就能造出一個活人嗎？

一個宜居行星與恒星的距離要適合，恒星能量的釋放要平穩(wěn)，行星不能被潮汐力鎖定，軌道要圓形，離心率不能過高，要有恰到好處的大氣層、質(zhì)量、重力和磁場，還要有像木星這樣的巨型氣體行星做保鏢……

你覺得要符合這一大堆條件的行星，除了腳下的地球之外，還會有別的星球能提供生命繁衍所需要的環(huán)境嗎？我們的地球究竟是隨機(jī)碰撞的產(chǎn)物，還是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，為人類量身定做的美麗家園呢？

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