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这里或许比地球更宜居

WilsonEa
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科普知识 204 0 2021-12-7 17:24:56

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地球或许不是生物最理想的住所,而是那些质量比地球更大的行星。它们绕行较小且昏暗的太阳,有着截然不同的地貌,而且数量可能还不少。

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地球是至今我们所知、唯一存有生物的行星,因此在其他星球寻找生命时,目标自然会是火星上最像地球的区域,或可能藏有地下海洋的木卫二等类似地球的区域。目前有项新进展正在挑战过往以地球为标准的想法:科学家发现一些绕行其他恒星的行星(称为系外行星),与地球并不相同,却可能也适合人类居住。

近20年来,天文学家已经发现约1800个系外行星,从统计资料来估计,银河系还有至少1000亿个系外行星。目前已发现的系外行星极少类似地球,反而千奇百怪,轨道、体积和组成都差异极大,绕行的恒星也各不相同,许多恒星比太阳更小、光度更低。天文学家评估这些系外行星各式各样的特质后,认为地球或许不是最适合生物居住的行星。事实上,某些与地球差别甚大的系外行星,更可能形成并维持稳定的生物圈,在寻找地外生命时,这些「超适居行星」或许是最好的目标。
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刚好就在适居边缘

当然,地球有不少乍看之下很适合生命生存的特质。地球绕著稳定的中年恒星运行,这个恒星持续发光了数十亿年,使生物有很长的时间得以掘起并演化。地球拥有大片孕育生命的海洋,主要是因为轨道位于太阳的「适居带」内。在这片相当狭小的区域中,阳光不太强也不太弱。在这片区域的内侧,行星表面的水会沸腾成蒸汽,而在这片区域的外侧,水又会冻结成冰。此外,地球的质量对生物而言也相当理想,重力足以抓住厚实的大气,又不至于使地表上覆盖的气体窒闷而不透明。地球的体积和主要以岩石构成,还促成了其他适居条件,例如能维持气候稳定的板块运动和防止生物圈遭受宇宙射线危害的磁场。
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不过科学家越深入研究地球的适居性,就越认为地球不甚理想。近年来,地球各处的适居性大幅改变,因此有大片区域相对缺少生命,例如干旱的沙漠地区、缺乏营养物质的辽阔海洋以及严寒的两极地区。另外,地球的适居性还会随著时间改变。举例来说,在3亿5000万年到3亿年前的大多数时间中,大气比现在更加温暖潮湿,氧气含量也较高;海洋中的甲壳类、鱼类和珊瑚相当活跃,大片森林覆盖陆地,昆虫和其他陆地生物的体型也十分庞大。石炭纪时期的地球提供的生质可能比现在多出许多,因此我们可说地球目前的适居性不及远古时期。
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再者我们知道,地球未来将更不适合生命生存。50亿年之后,太阳的氢燃料将消耗殆尽,开始以氦进行核融合,使太阳膨胀成红巨星,并把地球烧成灰烬。不过在此之前,地球上的生物应该早已灭绝。当太阳的氢燃料烧完后,核心温度将逐渐升高,慢慢提高太阳的总光度,每10亿年增亮10%左右。这样的变化将使太阳的适居带开始变动,因此一段时间后,适居带逐渐远离光度提高的太阳。更糟的是,最近的计算显示,地球将不再位于适居带中央,而是靠近内侧的交界处,相当接近温度过高的区域。
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至此,大约在5亿年内,太阳光度将会提高许多,导致地球气候过热,威胁多细胞生物的生存。大约17.5亿年后,光度持续提高的太阳将使地球海洋蒸发,地表上苟延残喘的简单生命灭绝。事实上,地球已经过了最适合生物居住的黄金时期,生物圈的末日正在快速到来,从各方面看来,目前的地球似乎只能算是勉强适合生命生存。
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