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你们为什么没有生命

2015-12-09余海

科学大众(中学) 2015年11期
关键词:小个子液态水外行星

余海

美国国家航空航天局NASA于2015年7月23日宣布,在距离地球约1 400光年外发现一颗可能是迄今为止最像地球的宜居行星,并将其命名为开普勒-452b。它位于其恒星的适居带中,公转周期约385天,和地球相近。这一发现引起了科学家和公众们的极大的兴趣,甚至称它为地球的“堂兄弟”。然而,科学家后来发现,这位“堂兄弟”的表面温度可能较高,温室效应也比地球强烈,生命生存的可能很小。在人类至今已经发现的约2 000颗系外行星中,只有为数很少的几颗被认为可能存在生命,而就算这仅有的几颗,也只是有很小的可能罢了。到底怎样的系外行星才有可能孕育出生命呢?这个问题,有些星体也不明白,于是它们在微信群和地球聊了起来,想请教一下生命宜居星球的奥秘。我们来看看它们的聊天记录吧。

“地球你好,我是HD 67087 b,是今年刚被发现的。我们都知道你孕育了一个丰富多彩的生命世界,而我们这些系外行星上都没有生命生存,所以便相约一起来向你请教了。”一颗体格硕大的气态行星大着嗓门说。

“大家好, HD 67087 b你好。大家特地来问我,那我就和大家说说。我身上是有众多的生命,这些生命很顽强,但是也很脆弱,需要一定的条件才能生存。你们知道这些条件吗?”

几颗系外行星纷纷表示不知道。地球只好继续说:“说这些生命很顽强,是因为他们一旦诞生,就会随着环境而进化,能够不断地适应环境,努力生存下去。但他们并不能无限制地适应环境的变化,而是需要一些较为苛刻的条件,比如适宜的温度,稳定的环境等。”

几颗系外行星不太明白,一个小个子行星问:“适宜的温度是多少?怎样的环境算稳定呢?”

“其他有生命的星球怎么样我不知道,但从我自身来说,我身上的生命的生存,依赖于液态的水。要能保持液态水的存在,这要求你们的温度不能太低,也不能太高。太低水会冻成冰,太高水会蒸发。要保证这样的温度,你们恒星的距离要处于一定的范围,也就是‘适居带。适居带的位置和大小与你们的恒星的亮度有关,总之是要让你们的温度处于一个合适的范围,以保证有液态的水长期存在。”

“我就在适居带上,我表面的温度不高也不低,但是为什么没有生命呢?”那个小个子行星迷惑地问。

“你的温度虽然不高,但是你不满足其他的条件。适宜的温度,是为了保证有液态水,你身上有液态水吗?”地球问。

“没有。可是既然我的温度合适,为什么没有液态水呢?”小个子行星不甘心地问。

“因为你的个头太小了。我们知道,水的沸点随着大气压的降低而降低,当在真空环境的时候,水的沸点就是0℃,所以在真空的环境中水只能处于气态和固态。因为你的质量太小,万有引力作用就比较微弱,不能束缚住空气,形成大气层。这就和我的卫星月球一样。没有大气层,水只能处于真空的环境中,而你表面的温度高于0℃,所以水都变成水蒸气逃跑了,自然就没有水。”

“原来是这样,我明白了。”小个子行星说。

“我也处于适居带,质量也够维持大气层,而且比你还大了很多,为什么我上面也没有生命呢?”HD 67087 b疑惑地问。

“你的质量虽然很大,比我大了很多,但是你看看我们还有什么不同?”地球问。

“哦,我知道了。你的表面有一个固态的壳层,而我的表面全都是浓密的大气。”

“是的,HD 67087 b。你是一颗气态行星,一般气态行星上是不会有生命诞生的,至少不会有类似于我身上的生命。”地球耐心地解释。

“那我呢?我的体形和你差不多,也是固态行星,为什么也没有生命生存呢?”一个和地球个头差不多的行星问道。

“我知道你,你的情况比较特殊,因为你所在的系统中有3颗恒星,3颗恒星组成了一个三体系统。在这个系统中,你的轨道是不稳定的,所以你时而会很接近恒星而导致温度非常高,时而会远离恒星,导致温度非常低。在这样变化剧烈的环境下,是不能产生生命的。就算偶尔产生了生命,也会很快灭绝。因为生命需要时间去进化以适应环境,如果环境变化过快,生命会没有时间适应。我这里有一本叫《三体》的小说,其中讲到了一个类似你的行星,你可以看看。”

“我呢?我呢?我的体形也和你差不多,也是固态行星,也不处于多星系统里,为什么也没有生命生存呢?”另一个和地球个头差不多的行星迫不及待地问。

“你虽然不像它一样处于多星系统里,但其实情况和它差不多。你的轨道是一个很扁的椭圆,这样的话,在你轨道的“近日点”,温度会非常高;而在“远日点”,温度又非常低,同样也不能产生生命。”

“原来是这样。”大家若有所思地说。

一个行星又怯生生问道:“那我是怎么回事呢?”

地球看着它说:“你和几十亿年前小时候的我很相似,但是你年龄太小了,自身的结构还没有稳定,地质活动十分剧烈,火山地震都是家常便饭,所以还不具备形成生命的条件。但是你不要灰心,你很有潜力,可能再过个一二十亿年,等你的结构稳定了,表面就会相对平静下来,那时你就有可能诞生出生命了。”

“真的吗?那实在是太好了。”那颗年轻的行星开心地欢呼,其他行星也为它感到高兴,但也难掩内心对自己的失望。

地球看出大家的心情,于是说:“大家也不必沮丧,我说的这些,也只是依照地球上的生命作为参考给出的条件。但是宇宙非常神奇,也很有可能存在其他形式的生命。可能有不需要水、耐高温低温的金属或岩石生命,也可能有轻飘飘可以在大气中漂浮的生命,所以你们也可能孕育出一些能够适应你们特殊环境的生命形式。”看到大家的心情好了起来,地球默默地将那句已经打出来的“尽管这个可能性极小”又删掉了。

寻找第二个地球和发现地外生命,依然任重而道远,然而科学家的发现,让我们仍有信心。在银河系中大约存在1 000亿颗恒星,假设其中万分之一的恒星有行星,那就有约1 000万个行星系统,再假设其中万分之一的系统存在生命,那也有约1 000个地外生命群体等待我们发现。虽然现在我们并没有发现任何地外生命的迹象,但是随着科学技术的进步,人类终将进入真正的宇航时代,那时可能就会是我们与外星人接触的时候了,只是不知到时迎接我们的是友好的问候,还是残酷的战火。

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