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地球是唯一的家园吗?什么样的星球会存在生命?要满足几个条件?

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

宇宙中存在许多星球,但据我们所知,只有一小部分可能存在生命。长期以来,空间科学家和天文学家不断地扫描广袤的宇宙,试图在太阳系内或系外某个地方找到生命存在的迹象。目前来说,花费大量时间和资源去探明某个天体是否存在生命完全是愚蠢的浪费。因此,天文学家会通过一些特定的指标来推断一个天体是否有存在生命(或者说宜居)的可能性。

那么,一个星球需要满足生命条件才能供生命生存呢?

使星球宜居的要素:

它必须和一颗恒星保持合适的距离(宜居带)

它身边的恒星必须要很稳定

它的质量不能太小

它必须绕着自己的自转轴往复不停地自转

它必须有一个熔融的核心

它必须有大气层

近年来,出现了许多关于火星上存在液态水和这个红色星球存在生命的可能性的讨论。这些消息总是在那些时刻关注天文的人之中引发无数问题,其中一些问题还相当有趣。比如说:液态水的存在是否是生命存在的唯一条件?为了更好的回答这个问题,让我们来看一看这些让行星变得宜居的因素。

到目前为止,我们还没有任何外星生命存在的实质性证据。因此,为了确定星球(或者天然卫星)宜居的标准,那些在地球上供养生命的条件也应该被推广到其他星球。换言之,由于我们还没有在其他任何星球上找到生命存在的证据,因此我们可以把地球上的一些基本条件作为其他星球的生命生存的基本条件。

一个星球有生命存在需要满足很多条件。这些条件涉及到地球化学,天体物理学,占星学以及地球物理学等多个方面。据NASA称,一个星球若要维持生命,必须存在广袤的水域,并且条件必须适宜复杂的有机分子的装配,另外还需要维持新陈代谢所需要的能量来源。

在测定一个星球的宜居性时,需要考虑很多因素的影响,包括星球的整体成分,轨道属性,大气条件,以及可能的化学反应,下面列出了一些必要的条件

天文学性质

一个星球必须和一颗恒星保持适当的距离才能有生命存在,比如我们的地球和太阳。在恒星的周围,有一个壳状的空间区域,叫做宜居带。

恒星的稳定性

图解:太阳耀斑-一个艺术家对太阳耀斑的印象 (Credits: Photoraidz)

邻近恒星在光度上的稳定对行星来说很重要,尽管所有恒星的光度都会随着时间增长而逐渐上升,但这个变化不能太过剧烈,否则它可能把最近的一颗行星焚烧殆尽。

由于地球是一颗宜居的类地行星,所以人们假定一颗行星应该是由岩石而不是气体组成的。因此,我们不指望在木星土星天王星这样的巨星气体行星上找到生命。虽然在这些星球的云层顶部可能存在生命,但这种可能性微乎其微,因为它们没有地表而且重力加速度相当大。

质量问题

低质量的行星可能不适合居住,因为低质量意味着较低的重力。而低重力意味着这些行星无法维持大气层的存在,因为气体成分很容易达到逃逸速度并且散失到太空中去。然而也有例外:木卫一,一个典型的小型天体,却有着极其活跃的火山活动并且很有可能孕育出生命。

自转和公转

行星必须同时进行自转(绕着自转轴)和公转(绕着它的恒星,就像地球绕着太阳那样)才能变得宜居。另外,如果要行星上的生命进行进化演变,还得满足另外一些条件,比如在公转自转轨道面之间需要有一个倾斜角,这样在星球上就有了四季轮回。

熔融的核心

要维持任何形态的生命,行星必须有一个快速旋转的磁场来对抗恒星耀斑。产生磁场的东西就是我们常说的地核。行星内核是极好的地热源,并且可以反复利用,并且可以产生磁场来保护它免受辐射的伤害。值得一提的是,火星曾有一个液态的内核,但由于质量较小,它的温度很快就散失了。

同时也替行星上的生命挡下了绝大部分的有害辐射。因此,一颗宜居星必须恰到好处地满足所有必要条件,这样才会形成大气层,或至少能形成最基本的气体保护层。

如前文所述,我们尚未发现任何地外生命的存在,这些假设仅仅是由地球上的情况推断出来的。然而,可能也有生物能在与地球完全不同的环境中生存,谁又知道呢?也许我们已经有同伴了!

是否还有更多宜居行星

我们的卫星一直在寻找和地球一样的宜居行星,当然也发现很多看上去符合要求的,但它们太过遥远,我们无法获取更多的证据。我们将看到这些行星的名单。目前。它们被认为是宜居的(至少我们是这样认为的)因为它们处于恒星的宜居带中。这意味着它们可能拥有能维持生命的液态水。同时它们也满足之前提到的条件,所以让我们来看一看这张名单,看看它们离我们到底有多远。

比邻b—这颗行星绕着比邻星公转,距离太阳大约4.2光年,其质量大约为地球的1.3倍。这颗星球上面可能存在液态水,但这也与大气层的情况有关,而我们对这方面的情况一无所知,所以还无法确定是否存在液态水存在。

沃尔夫1061c—这颗行星位于蛇夫座,绕着一颗名叫沃尔夫1061的红矮星公转。距离地球约13.8光年,体积约为地球的4.3倍。公转周期很短,仅为17.9天。

格列泽832c—它位于红矮星格列泽832的宜居带。大约有地球的5倍大。因此,它也经常被叫做“超级地球”。这颗行星离我们大约16光年。

TRAPPIST-1d—它位于40光年外的宝瓶座。它绕着一颗名叫TRAPPIST-1的超低温红矮星旋转。你可以通过阅读这篇文章来详细了解它。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-瓶子.docx

NASA

Lunar and Planetary Institute

New York Center for Astrobiology

Genetic Science Learning Center

The Astrophysical Journal

Space

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翻译:天文志愿文章组-瓶子.docx

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排版:天文志愿文章组-零度星系

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1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:http:///nsU1I(必须保留原文链接!!

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