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太空探秘:宜居星球拥有同样宜居的卫星吗?

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

一个宜居的星球会有一个宜居的卫星吗?这是个有趣的问题,我会回答:“通常没有”。              

星球或卫星的宜居性取决于一些原因,但是最显著的是天体的大小和质量以及距离恒星的远近。天体的大小和质量决定了在一定距离(温度)内保持的大气层的种类和厚度。

所以地球的大小和距离恒星的距离是适合生命生存的。如果我们离太阳再近一点,我们就必须更小,拥有更稀薄的大气和更少的二氧化碳才能够居住。否则,我们就会像在金星上一样结束生命。相似的是,如果距离的更远,我们就需要变得更大,拥有更厚的大气和更多的二氧化碳来保持体温。否则,便会像在火星上一样。             

但有件事:行星和卫星几乎是不同大小的却与它们的母星有着几乎完全相同的距离。

想象一下火星围绕地球转而不是月球。火星可能仍然很小,它距离太阳1个天文单位的距离,却不适合居住。如果把这两颗星球都移到离火星足够近的地方去居住,你便离地球太近了——我们都会像被烤了一样。

现在,如果行星和卫星几乎是同样的大小,这是有可能的。但是这样的轨道结构没有大行星小卫星的配置稳定,也不太可能会被发现。             

这可能吗?当然了。宇宙是一个相当大的地方。但这有可能吗?不。我认为大多数我们发现的宜居的恒星系统都是无卫星的(我们的两颗内陆行星一个都没有)或者有微不足道的卫星(比如火星)。拥有相对较大卫星的行星(如地球)可能更加稀有。即使在这种情况下,其中的一个天体也不太可能比另一个更适宜居住。

一个宜居的行星会有一个宜居的卫星吗?

简而言之,我们也不知道,但我的观点是没有。原因是一个卫星总是比行星小。其他人提到了冥王星/卡戎(冥卫一),但我并不认为这二者相关因为它们俩都没有足够的引力,且都在宜居带以外。问题不在于引力是否可能(我不知道,但我怀疑),而在于如何能形成这样的天体?冥王星或卡戎可能形成于一次碰撞,把我们现在看到的两个天体都撞碎了。现在它们的环绕速度也很小因为本身质量低。没有一个是真正的行星。在距离1个天文单位的距离时,环绕速度达到了30千米每秒,碰撞将导致蒸发而不是平静的分裂。             

现在,让我们假设有足够的“物质”来形成距离1天文单位的地球。如果二者中的一个有更好的开始,它强大的引力将会使它增长的更快,小的那一个便被抛在后面。刚开始它们并不会相互环绕因为它们太小了没有足够的引力,因此它们拥有相同半长轴的可能性极低,如果不这样做,迟早它们会因为靠得太近而扰乱彼此的运行轨道最终相撞。更大的卫星将会以小卫星为代价来增长,或者就像地球那样,小点的卫星忒亚,随后浓缩成一个大卫星,但肯定比主星小。一个可能在太阳系/主星系的拉格朗日点形成,如果真的发生了就会像月球一样,这样的卫星系统可能比一些能看到的要更普遍。             

一个天体需要足够大来拥有大气层,也需要有足够的原材料。火星只有地球引力的40%,但它却有一个极其稀薄的大气。这怎么理解呢?火星的问题是氮发生了什么?同位素比值表明仅仅只有小部分流失到太空中,但那里几乎没有氮(只有6毫巴大气的1%)。除非出现重大错误,这表明火星开始的起源仍在那里。所以要么氮被埋了,一定是在固体里的,要么一开始就没有多少。在我的《行星形成和生物起源》一书中,我认为它以一种简化形式存在过,现在被埋葬了。这仅是一个可以被证实的预测(假设我们去过),它也在我关于火星的科幻小说中很有用,但如果我们要在火星定居,那也是必要的。无论如何,重点是,你需要氮来获得大气压力因为有氮才有可能存在,也不会像在火星上的二氧化碳那样在冬天结冰。如果温度足够保持液态水,二氧化碳就会风化转变成石灰岩或其他碳酸盐,所以二氧化碳不能提供大气。(金星上可以,但没有水。)没有大气层便不能居住。             

所以让两个地球大小的天体互相环绕运动,每一个都有合适的大气层,这是最不可能的。

你能找到一个宜居的月球吗?我没法说不能,如果恒星系统的吸积盘足够长的话。形成巨星所必需的是,形成卫星系统,卫星增长到足够大,或者巨星“捕获”一个忒亚大小的天体,那么它就可以增长。不是很有可能,但也不是完全没有可能。

作者: quora

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