 至今，生命已经在地球上延续了40亿年，即使从天体物理学的角度看，这段地质时间也是非常漫长的。要知道，太阳的年龄也才不过45亿年左右，地球的生命几乎一直陪伴着太阳成长。
然而，放眼浩瀚的宇宙，人类再也找不到第二颗生命行星。即使地球上环境最恶劣的沙漠地带，也远比人类所发现的其他类地行星更加适合生命居住。所以，我们不禁要问，为何地球如此宜居?地球生命能够延续数十亿年而不灭，这到底是不是奇迹? 科学家认为，在宇宙中，或许存在很多能够诞生早期生命的类地行星，但有两个难得的外部条件使地球变得与众不同。 木星：地球的“盾牌” 第一个外部条件是，地球有一个离自己不近不远的巨型“盾牌”——木星。太阳系有八大行星，其中木星是气态巨行星，质量和体积也是最大的，质量是地球的318倍，体积是地球的1316倍。太阳系其它七大行星的质量全加起来也只有木星的40%，可见木星是非常非常大的，其引力也非常巨大，可以改变很多天体的运动轨迹。 这对我们来说是一件好事，我们的地球之所以能处在一个距离太阳不远不近的位置上，拥有着适合我们生存的温度，并且较少遭受小行星的撞击，都有木星引力的功劳。甚至，科学家曾经亲眼目睹过木星为我们“挨刀”：1994年，苏梅克-列维九号彗星从太阳系外侧的小行星带闯入太阳系内部，它是有可能撞向地球的，幸好被木星拦下，然后在后者“身上”撞出了一条比地球直径还长的疤痕。如果这样的彗星撞在地球上，像恐龙时代的大灭绝事件恐怕就要再次发生。 苏梅克-列维九号彗星使科学家意识到，正是木星为地球吸引了大量小行星或者彗星的“火力”，地球生命才能够安全稳定地发育数十亿年，才会有人类的诞生和发展。即使是现在人类进入了高科技时代，仍然没有办法拦截冲向地球的小行星，如果这时候有一颗直径达10千米的小行星向地球撞来，那么我们唯一能够做的事情就是等死。 月球：地球的好伙伴 第二个外部条件是，地球身旁有一个大到不可思议的卫星——月亮。行星有卫星很正常，太阳系大部分的行星都有自己的卫星陪伴。可是月球这颗卫星却与众不同，它的质量相对于地球来说太大了，按照正常的天体物理理论，行星与卫星之间的质量比一般要达到千倍以上，这样卫星才能够安全稳定地运行在行星周围。可是月球的质量却达到了地球质量的1/81，这样高的比例在太阳系是独一无二的，在宇宙中也是非常罕见的(至少，科学家目前还没有发现第二例这样的卫星和行星的比例)。所以，科学家也搞不明白，月球这么大的天体是如何成为地球的卫星，并且还能够一直稳定地陪伴地球到现在的。 有一个质量非常大的月球守在地球的身边，对于地球来说太重要了，尤其是对于生命的进化非常重要。我们都知道，月球的存在使得地球的潮汐现象非常明显，发生潮汐时，不同深度的海水相对运动会出现粘滞力，并且海水与海底之间还会发生摩擦，这样能够给地球自转起到“减速”的作用。正是这种不断的减速，使地球一天可以拥有24个小时。如果没有月球的这种引力拉扯，地球的自转会快很多，一天可能会变成几个小时，这非常不利于形成完美稳定的生态系统，对于生命的进化是非常不利的。 另外，月球较大的质量同样可以守护地球免遭小行星的撞击。我们从月球上面密密麻麻的陨石坑就可以看到，在漫长的数十亿年岁月里，月球不知为地球阻挡了多少次的小行星撞击。有了木星和月球的保护，地球被小行星撞击的概率才会非常非常低。 地球气候为什么如此稳定? 即使有木星和月亮为我们遮风挡雨，地球自身也未必能够一直保持稳定的气候。当前的全球变暖告诉我们，气候可以在短短几百年之内就可以发生巨大的变化，但事实却是，地球在三四十亿年的时间尺度上，经历过无数可以引发气候巨变的事件，比如冰河时代、火山活动和小行星撞击等，依然维持着适宜生命存活的宜居气候。而且，如今太阳的亮度相较于生命进化之初已提高了30%，当时的地球已经有液态水，那么按理说，现在地球的温度应该比那时高得多，至少液态水应该已经全被烤干了，但这种“地球变成水星”的情况也没有出现。 为了解开地球为何能够保持宜居气候的谜题，科学家们提出了两种理论。 第一种理论认为，地球可能拥有类似于“恒温器”的功能，拥有一种或几种气候反馈机制，能够通过对气候变化产生反馈来防止地球气温过于偏离宜居气候。第二种理论认为，地球可能就是众多星球中最幸运的一颗，地球生命能够走到今天全凭运气。那么，哪种理论更接近真相呢? 对于遥远恒星的天文观测显示，恒星大多都有行星环绕，其中一部分行星拥有合适的大小、密度和轨道距离，其表面的温度在理论上适合生命存活。科学家们估计，单单银河系至少就有20亿颗拥有宜居气候的候选行星。但就算是离我们最近的系外行星(围绕比邻星运行的行星)也在4光年之外，因此很难进行实地考察。于是，科学家通过计算机模拟的方式，研究了此类行星的气候演化过程。 保持宜居需要好运 首先，科学家通过计算机程序生成10万颗行星，每颗行星都随机具备了不同的气候反馈机制，比如，有的行星海冰融化时，反射阳光的冰层会被吸收阳光的海洋所取代，这反过来会导致更严重的变暖和更多的融化，这是一种放大气候变化的正反馈;有的行星气温升高，温室气体增多，但大气对于阳光的反射也加强，减缓了气温升高的过程，这就是一种减小气候变化的负反馈。 为了研究不同的行星在巨大的地质时间尺度上维持宜居性的可能，科学家对每颗行星进行100次模拟，每一次，行星都会从不同的初始温度开始，然后暴露在随机的不同的气候事件中。这些事件代表着那些能改变气候的因素，比如超级火山爆发、小行星的撞击等。在每一次这样的模拟中，行星的气候变化都会被跟踪记录，直到它突破生命的承受条件，也就是温度变得太热或太冷为止。如果行星的温度一直能够维持在“安全”范围内，那么就模拟到30亿年后终止，那时它就可被视作为一颗“成功”的行星，是可以进化出智慧生命的潜在摇篮。
模拟结果显示，行星确实不太可能具有足够强大的反馈机制，以保证在30亿年的岁月里能够在各种气候事件的“打击”下始终保持宜居状态。在10万颗行星中，能够完成1次“成功”模拟的行星只有8.7%，能够完成超过10次“成功”模拟的行星只有4.5%。只有在极罕见的情况下，行星的反馈机制才“够用”，以致于无论遇见了什么样的随机气候事件，都能在100次的模拟中，次次都维持自身的宜居性——这样的概率只有十万分之一。 这表明，能够在30亿年中始终保持宜居性的行星，很大程度是依靠了由一次又一次的好运气所叠加起来的非凡好运气才支撑下来的，而不是主要依靠行星本身具有的气候调节能力。不过，一颗行星长期孕育生命也确实不能完全靠运气，在模拟过程中，如果不为行星设计气候反馈机制，那么它百分之百地会被气候事件所破坏，完成“成功”模拟的概率只能是0。 所以，联想到地球，也是同样的道理。地球在40亿年的时间里能够一直保持着宜居的气候，虽然与自身的气候调节能力密不可分，但也不得不说，这其中更重要的是运气成分。毫不夸张地说，地球生命延续至今，完全是一个伟大的奇迹。 |
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