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地球和月球都处在宜居带,为什么月球没有生命迹象?

发布时间:2019-10-10 09:30:04   编辑:it技术学习网   阅读次数:

  先上一张图。希望之星,土卫2。

  宜居带(habitable zone)这个概念是天文学家提出的,其标准是按照地球生命的需要来设定的,那么地球生命的需要与天文学之间的关系是啥?那自然就是太阳,太阳提供的能量让植物可以将其转变为化学能——光合作用,同时还保证了地球上的水可以在三种状态下转变:固态、液态和气态。而生命是建立在液态水环境中的化学反应来维持和进行的。

  而宜居带的概念,就是从太阳所释放能量的角度出发,行星如果离太阳太近,接受的能量太多,温度就会太高,以至于水只能以气态的形式存在,而离太阳过远,则水只能以固态的形式存在。而在气态和固态之间,必然存在一个范围,让水有机会以液态的形式存在。这实际上就像我们在寒冷的冬天在户外烤火时候的感受,离火堆太近热得受不了,太远又冷得受不了,通过调整离火堆的距离,达到和谐的境界。

  而宇宙空间同样很冷,甚至远超过地球上最冷的地方,比如南极温度曾达到过零下80度,但宇宙空间的温度通常在零下270度左右。至于为何宇宙空间还有温度这样的概念,暂且不谈。总之,温度高于-270度的星球都在时刻向宇宙空间中辐射热量,无论太阳还是行星都是如此。而地球这样的行星,虽然在诞生之初,温度很高,但随着热量的辐射,地表温度早就下降到允许水以液态的形式存在于地表了,但这完全依赖于太阳、地球大气层以及地轴倾角之间的相互作用!所以,仅仅简单的说宜居带是不全面的。

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  而月球由于它质量太小,无法留住大气层,因此虽然它也呆在宜居带之内,但水早已逃逸到宇宙空间中去了,毕竟水是个很小很轻的分子,而缺乏大气层的后果就是一旦太阳的光芒的消失,热量就迅速的辐射到宇宙空间中去了,因此阴面的月球地表温度大概在零下一百多度左右,但阳面的月球地表,正午的温度又能升高到零上100多度。

  图示:计算机模拟计算的月球正表面,不同纬度地区的温度波动曲线图。这是开尔文温度,换算为摄氏温度需要减去273度。

  但当然问题还没有这么简单,即便没有大气层来保温,但是土壤本身也有保温作用,来度过昼夜交替,毕竟昼夜交替的时间不长,大约各14天,这是因为月球的自转速度和月球围绕地球公转的速度一样,因此地球上的一个月就是月球上的一整天!计算机模拟显示在月壤下大约一米处,月球温度应该保持相对恒定。

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  图示:计算机模型推算,不同纬度地区月球恒温层温度。从图上可以看到,温度也在摄氏零下50度以下,这意味着即便在月球内部也没有希望存在液态水,因此月球上没有生命迹象也就并不奇怪了,毕竟除了科幻小说之外,我们依然只能用液态水来作为判断生命是否存在,或者至少有可能存在过的关键依据。

  与让人失望的月球相比,在太阳系中,还有个星球,同样有可能拥有液态水,这和月亮构成了鲜明对比,这就是木卫2,木卫2,虽然没有呆在传统的宜居带中,但在它厚厚的表面冰层之下,可能存在着一个液态水的海洋,因此天文学家们认为也许木卫二上有外星生命。而其能量的来源则是木星那巨大的引力拉扯,导致木卫2内部摩擦生热。

  图示:卡西尼号宇宙飞船,借助木星引力帮助,飞行到土星轨道,在那里它发现了新的希望之星土卫2,太阳系内拥有液态水的星球(行星或卫星)越多,那么存在外星生命的可能性就越高。这些卫星能拥有液态水是因为潮汐能,它们都是大质量气态行星的卫星,因此受到剧烈的潮汐能的影响,而在卫星内部产生巨大的热量。

  图示:卡西尼号拍摄的土卫二南极附近“虎皮条纹”地形。小图为卡西尼号拍摄的土卫二南极热泉喷射出的羽状物,这些羽状物形成的气体云被卡西尼号测定有分子氮,甲烷,二氧化碳,水蒸气等成分.

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