地球的环境在人类的影响下已经愈发恶劣,第二地球的寻找必须的加快脚步了。在宇宙中存在着无数的星球,人们应该如何去判断那颗星球是否是宜居星球,是否适合移民呢、科学家表示,判断是否适合人类移民主要有以下几点:
另一个“地球”应该具备的几大特征
水
“首先,你需要某种液体,分子能够在此发生反应。” 西格说道。在这样的液体里,生命的成分,比如DNA和蛋白质,能够到处游动相互作用,以进行生命存在所需要的各种反应。在地球上这种最常见的液体溶剂就是水。水是非常好的溶剂,能够溶解很多物质,与其它液体不同的是,它即使冷冻时也能够漂浮,这意味着冰能够隔离下面的液体,以阻止进一步的结冻。如果水在冰冻时会下沉,这将会导致另一层的水继续冰冻下沉,最终所有的水都会结冰,导致化学反应几乎不可能发生。
天文学家在找寻外星生命时,搜寻的对象几乎都处在恒星的可居住区——它们的轨道距离恰好合适,液态水能够在地表存在。地球就恰好位于太阳的可居住区内,而火星和金星则位于该区域之外。倘若地球轨道再远一点,生命可能永远不会存在,而地球也将变成火星那样的贫瘠沙漠,或者金星那样的多云火炉。
近些年来,天体生物学家建议在传统的可居住区外找寻线索。比如,液态水可能目前不存在火星或者金星地表,但在过去某个时间它可能存在,而生命可能在那个时期进化,然后转移到该星球更为安全的地方,比如地下,或者适应了这些恶劣的化境,类似于地球上的极端微生物有机体。
此外,其它溶剂可能也能适合生命存在,“比如土星的卫星土卫六存在液态甲烷和乙烷。”西格说道。
能量
其次,生命需要能量,没有了能量,一切几乎都不可能发生。最明显的能量来源是行星或者卫星的恒星,以地球为例,太阳光促进了植物的光合作用。化合作用产生的营养
即便如此,地球上还有无数有机物依赖其它类型的能量源,诸如深海火山口的化学物质。
时间
科学家认为,可居住行星的恒星至少需要存在几十亿年,拥有充足的时间让生命进化,地球就是一个很好的例子。有的恒星在存在了几百万年后就死去。“但生命的进化速度也可以非常快,因此时间也不是那么重要。”美国宾夕法尼亚州立大学的天体生物学家吉姆·卡斯滕(Jim Kasting)这样说道。
例如,地球大约46亿年老,已知最早的有机物首次出现在地球的时间是35亿年前,这意味着生命至少进化了11亿年。然而更复杂的生命形式进化时间也相对更长——第一个多细胞动物直到6亿年前才出现。由于我们的太阳存在时间相对较长,更高级的生命形式,包括人类,才有足够的时间进化。
可以被地球上的生命直接或者间接的用作燃料。
回收
其它研究人员认为板块构造也是星球能够支持生命存在的重要因素, 板块构造是指行星的外壳分成好几个持续移动的板块。“人们认为板块构造至关重要,因为它关系到生命所需分子的回收。”西格说道。
例如二氧化碳能够吸收太阳的热以保持地球温度适宜。这种气体随着时间的推移会困在岩石里,这意味着地球最终将会冻结。但板块构造保证了这种岩石会向地下沉积,直到被熔化,这种熔岩最终将会通过火山爆发的形式将二氧化碳释放回大气层。
“板块构造非常重要但不一定是必须的,” 卡斯滕这样说道。西格对此表示赞同,认为“火山活动也许能够提供生命所需的足够的新鲜补给。”
其它特征
关于地球为何适合生命存在的其它因素包括:与其它更不稳定的恒星相比,太阳的辐射较为稳定;地球存在磁场能够保护生命不受到太阳发出的任何形式的带电粒子风暴。“人们仍在不断地思考这些因素以及它们的重要性,”西格说道,“我们尽量以开放的眼光和视野看待问题。我们想要知道灰色区域是否也可能适合生命存在。”
寻找他们困难吗?天文学家称,宜居星球并不少,仅在银河系就存在大量宜居星球。
天文学家在近20年的系外行星调查中发现,银河系内拥有大量的行星,几乎每一颗恒星周围都存在行星。最近科学家通过250年前的古老提丢斯·波得定则对太阳系外可居住行星的数量进行了估算,样本为分布在151个系外多行星系统中的228颗行星世界,结果发现大约为三分之一的行星处于宜居带上,这是一个惊人的结论。如果我们将提丢斯·波得定则拓展到银河系内,那就意味着银河系内几乎处处是可宜居的星球。
科学家预测的基本前提是这颗行星处于恒星周围的宜居带上,行星表面的温度适合液态水存在,来自哥本哈根大学研究人员卡亚尔·雅各布森称根据我们的统计,参与样本分析的这些系外行星中相当一部分的行星表面可能存在液态水。更重要的是,科学家发现许多恒星系统内不仅存在行星,而且数量还达到两至六颗,未来不排除发现拥有更多行星数量的恒星系统。当前开普勒望远镜的数据主要集中在轨道半径较小的大型气态行星上,类地行星的观测还有很大的提升空间。
值得的是本次科学家使用了提丢斯·波得定则对系外行星进行研究,该定律曾经被用于发现天王星,此外该定律还暗示太阳系内行星的轨道呈现一定的排列规律。正因为如此,科学家希望使用提丢斯·波得定则来研究其他恒星系统,并对151个潜在的恒星系统进行研究,结果发现每个恒星系统都存在数颗行星,平均每个系统拥有一至三颗运行在宜居带上的行星。
如果将这个方法用于银河系的系外行星研究,那么我们可以得出惊人的结论:银河系内有数十亿颗恒星拥有宜居行星,这意味着液态水在银河系中可能是普遍存在的。本项研究发表在《皇家天文学会月刊》上。