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地球外也有生命 太阳系的生物宜居带

发布时间:2019-10-11 09:30:04   编辑:it技术学习网   阅读次数:

  生物宜居带

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  人们经常问:我们地球不仅表面有生命,温暖的地壳下面和寒冷的冰山顶上也有,地球外也有生命吗?科学家认为,回答应当是肯定的。他们把地球外有生命的地方叫做“生命居住区”,并且认为生命居住区只能出现在地球型行星和相应的卫星上,例如太阳系的火星、木卫二、木卫三、土卫二和土卫六上。

  “宜居带”一词最早出现在1959年。1992年美国宾夕法尼亚州的詹姆斯—凯斯汀对它作了详细的阐述:居住区是恒星周围的空间区域,区域内的行星表面上要有液态水,这样的区域只能存在于“太阳型恒星”周围的行星上。在我们太阳系中,居住区位于金星与火星之间,这里不太热,也不太冷,是“黄金轨道”区。比金星近的行星太热,太干燥,也不能太远,像海王星那样的行星太冷,生命无法生存。

  居住区的位置取决于带行星系统的恒星的大小和温度,一般位于恒星外面。恒星越热,居住区的位置越远,也越宽。居住区也取决于行星大气,如果某行星周围存在大量俘获热量的温室气体,例如二氧化碳,那么该行星就可以维持在距离恒星较远的地方。此外,还希望恒星周围有气体或尘埃盘,否则就没有形成行星的“原料”。行星形成后还需有长期稳定的气候和适当比例的化学成分,还需要有磁场防护来自太空其他星球的致命高能粒子袭击。对地球大小的行星而言,维持生命或许还需要一个大质量行星作为“引力真空吸尘器”,为地球大小的行星清除前进道路上的障碍,以免发生1994年“苏梅克一列维着星”撞击木星那样的宇宙撞击事件。

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  对于生命起源和生存而言,一定要在地质时间尺度上保持连续的可居住性。

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  由于这个原因,天文学家只选择低质量的主序星作为具有可居住的行星。这样的恒星像太阳一样,所以生命的诺亚方舟应当到“太阳型”恒星周围去找。现在已经在太阳系外发现了130多颗行星,但遗憾的是,除地球外,目前还没找到一颗有生命栖肩、的行星。据估计,在银河系内,周围拥有行星系统的恒星有100万·150万颗,而且这些恒星不是一成不变的,由于演化,恒星会变老。恒星变老,光度会增加,这将推动居住区向外移。

  在极端情况下,整个居住区可以移到它的所在地外面,从而导致业已形成居住区的行星上的一切生命都惨遭不幸!好在大部分恒星生命期间,恒星变老对居住区影响不太大,不会影响到居住区的存在,即使在它们内外边缘随其光度变化而变化的时候,也不会有多大的改变。

  人类的认识是与时倶进的,科学家的思想也是一样。20世纪下半叶,在宇宙生命研究中取得了一系列发现,这些发现向传统观念提出了挑战,让科学家对居住区的认识有了飞跃。10年前科学家在被视为生命不能存在的海底发现了微生物,其中有奇异的蟹、蛤和奇异的管虫,还有细菌移民。这是一些超级喜热微生物,

  生活在海底火山口附近117°C的热液周围或热液中,依靠从火山口喷发出来的鳞状发光物生活。它们能抗御极高的压力和腐蚀性极强的酸,能经受大剂量辐射照射。除了海底存在奇异的有机物外,还在几米深的温暧地壳下面和寒冷的冰山顶上,发现了包括超级喜热微生物在内的多种原始生命。超级喜热微生物与呼吸氧气的有机物获得能量的方式不同,它们不需要有机分子或阳光,而是由临时代谢作用获得能量。地球上所有有机物内都存在核糖核酸的细胞分子,每一种核糖核酸都有的化学序列,两种比较接近的核糖核酸,其核糖核酸序列比较相像。

  因此根据大量比较有代表性的有机物,科学家可以做出地球上熟悉的“生命树”,令人惊讶的是,生命树的“根”和的“枝”都被超级喜热微生物占据着。这给科学家一个启迪:生命可能起源于超级喜热微生物,在苛刻的生命条件下,生命力顽强的有机体能够生存。因此在传统的居住区外面,有液态水的地方也可以支持生命存在;如果一颗巨大行星内有大量内能提供热量,它就不需要接近太阳,在没有光照的表面上也能有足够能量维持生物量。

  即使上面一切都具备了,在适当轨道上发现地球大小的行星后,还需要对新世界的居住区进行仔细考虑。因此,在寻找太阳系外新行星的同时,还需要对已经探现到的生命诺亚方舟进行深人研究。有人预计,发现新行星的任务10—25年可以基本结束,而由于太阳系外行星距离遥远,地面望远镜无法看见那里1米大小的物品,因此第二项任务落到了空间科学家的头上。空间科学家准备发射大型空间望远镜,已列人计划的有欧洲空间局的“达尔文”(简称Darwin)和美国宇航局的“地球型行星发现者”(简称T=PF)。

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