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内行星之谜(下)

2020-09-10

奇闻怪事 2020年8期
关键词:泰坦太阳系行星

在靠近年轻太阳很近的地方,四个世界(水星、金星、地球、火星)诞生了,其中每一个都具备承载生命的条件。虽然太阳系中有大量地方存在可居住条件,但这四个故事却具有惊人的开端。

星江河湖海为啥消失

火星距离太阳2.29亿千米,火星直径为6779千米。比金星距离太阳远得多的火星,也受太阳支配。由于火星大气层中一度富含温室气体,所以江河湖海曾经在火星表面自由流动了好几亿年。但火星比金星小得多,火星引力也小得多,所以火星更难留住原有的大气层。火星的液态铁核太小,无法保持热量。铁核降温,最终固化,火星的保护性磁场由此关闭。火星原来的强烈极光消失,裸露的火星遭到来自升温的太阳的高能粒子——太阳风轰击,火星大气层被轰掉,火星表面水蒸发到太空。冻结在火星表面各處的微量水——火星生命的最后希望,被火星的母恒星——太阳扼杀。

在太阳系和其他恒星一行星系统中,行星命运都与行星环绕的母恒星息息相关。所以,在太阳系中太阳主宰我们的命运。随着太阳的改变,地球周围其他行星上的生命潜能随之改变。这些行星的历史提醒我们,可居住性是一种不会永久持续的脆弱平衡。太阳系中只有一颗行星一直保持液态水和可居住性,它就是地球。地球的非凡在于液态水和可居住性的稳定性。几十亿年来,地球在自己的整个历史中都保持了大量液态水,正是这些水推动着地球生物演化。

地球特殊性将来会失去

地球真的很特殊。迄今为止,宇宙中确切知道的唯一生命之地就是地球。生命的发生不只需要液态水,而且需要水的长期存在。这正是地球的魔法。由于地球大小和地质学条件的适合,地球大气层才得以足够稳定几十亿年,从而保护了珍贵的水,让复杂生命得以演化。而生命塑造着地球上的陆地和海洋,今天正是生命在维持一直保护我们脆弱生态系统的大气层。但随着太阳衰老,这种脆弱的平衡将难以为继。太阳系所有行星都在变化,其中当然也包括地球。随着地球变化,地球生命也必然会变化。目前的地球受到正好适量的太阳辐射,但随着时间推移,到达地球的太阳辐射量必定会增加。

衰老的太阳持续升温。科学家预测,地球温度的升高最终会扰乱天气模式,全球范围大风暴大旱的概率陡增。随着全球植物逐渐灭绝,氧含量将剧降。大约10亿年后,地球上的复杂生命体系会消失。最终,地球大气层将变得像金星和火星大气层那样大多数由二氧化碳组成,地球匕也会发生失控的温室效应,地球同样也会变成像今天金星这样的火炉。当太阳的氢燃料耗尽后,太阳将进入红巨星阶段。这并非无端猜测,而是科学家通过对银河系中其他恒星的调查得出的结论。

随着太阳耗尽自己的氢燃料,它由此进入红巨星阶段,太阳外层会膨胀到太空几百万千米甚至更远。水星将首先被太阳吞没,接着金星也被吞没,地球和火星苟延残喘。最终,地球也被吞没,地球生命打上句号。当然这是很久很久以后的事了。随着太阳到达生命尾声,太阳周围的可居住地带以及生命希望也将向外移动,进入太阳系外围地带。目前,那里是气态巨行星所在地。因此,遥远将来的生命立足点将不会是这些行星本身,而是在环绕行星的类地卫星上。例如:小小的含冰卫星恩克拉多斯(土卫二)、木星的含冰卫星欧罗巴(木卫二)和土星的另一颗卫星泰坦(土卫六)。

未来泰坦或许会出现生命

泰坦让科学家尤为心动,因为它可能支持一种有别于地球生命的、让人兴奋的生命可能。1997年,美国宇航局“卡西尼号”探测器飞往泰坦。当时,“卡西尼号”经过木星,奔向寒冷的太阳系遥远地带,全程近16亿千米。它计划进入环绕土星的轨道,调查土星的冰环。在轨道中,它部署一部小型探测器“惠更斯号”探索比水星还大、被雾蒙蒙稠密大气层覆盖的泰坦。当时,泰坦的表面对科学家来说仍然是个谜。

2005年1月,“卡西尼号”向泰坦表面释放由欧空局设计的“惠更斯号”。在下降过程中,“惠更斯号”向地球发回了泰坦的首批惊人照片。在这些照片上,科学家看到了明亮的高地,且高地上有暗色的水道。这样的情景与地球何其相似!更惊人的是,“惠更斯号”在泰坦表面成功软着陆,它发回地球的泰坦表面照让科学家看到了泰坦与地球之间的更多相似。在“惠更斯号”着陆后,科学家立即分析它从遥远泰坦上发回的数据,发现泰坦表面也有冲积平原和河流三角洲,那里的液体流动过程也在创生圆石。但因为泰坦表面温度很低,只有-184°C,所以泰坦表面液体不是水。那是什么呢?“惠更斯号”在泰坦表面探查到了大量在地球上呈现为可燃气体的甲烷,而相对高的大气压和低温让甲烷在泰坦表面呈液态。泰坦是潮湿的,但让它潮湿的不是水,而是液态甲烷。科学家推测,泰坦表面也有风暴,但风暴中降下的雨是甲烷雨,泰坦表面的圆石头很可能是液态甲烷冲刷出来的。

令人遗憾的是,“惠更斯号”只运作了几小时就停止工作,它没有探查到液态甲烷刻凿河床之类的证据。但“惠更斯号”的母船“卡西尼号”在环绕土星的轨道中继续活跃。在“惠更斯号”登陆泰坦一年后,“卡西尼号”在泰坦两极地区上空高处飞过时,看见了被风吹雨打的泰坦安大略湖、波浪翻卷的丽姬亚海以及比地球上的安大略湖大5倍的克拉肯海。

迄今为止,在泰坦表面发现的甲烷湖已有好几百个。很少有科学家认为今天泰坦表面存在生命,毕竟泰坦表面温度太低。但如果泰坦升温,考虑到泰坦所具备的生命要素,情况会怎样?今天的泰坦表面存在大量有机化合物,但同时有生物学过程的可能性极低。不过,在遥远未来,当地球和内太阳系变得不可居住时,泰坦所在地将得到更多太阳能量,泰坦表面温度将明显升高,液态水将替代液态甲烷,而甲烷将蒸发掉,冰山将变成海洋。谁能肯定那时的泰坦不会有复杂生命?

太阳系的故事向我们证明,可居住性并不是一个永久特征。太阳系是动态之地,太阳有生命周期,太阳一生都会让可居住地带此起彼伏。地球生命现在是独特的,将来却不一定,因为生命的死亡在太阳系任何地方都发生,只是时间不同而已。即便在银河系中,恒星数量就达几千亿颗,行星数量更多,这不禁让人遐想:其中一部分行星上有没有可能也存在生命?(完)

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