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外星生命在哪里
（2008年06月03日 17:50:53）
来源：中国国家天文
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□作者: 李一良
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五.地球是宇宙中独一无二的吗?
如果抛弃我们对地球和太阳系的主观意识,并尝试用一种真正的“宇宙观”来审视它们,那么我们会看到地球历史的一些新的层面。地球已经围绕这个能量发射相对稳定的太阳运转了几十亿年。而最近的计算表明现在的地球生态系统至少还可以稳定10亿年。虽然生命可以在条件恶劣的行星或其卫星上存在, 但动物生命不仅需要更加友好的条件,而且需要这些条件能够维持足够长的时间。动物的代谢是需要氧气的。然而在地球大气中出现足够的氧气用了二十亿年的时间。如果太阳能量输出在这么长的时间内发生太多的变化,那么在地球上演化出动物生命的可能性就会很小。在那些能量输出不稳定的恒星的行星上产生动物生命的可能性就更小了。难以想象动物生命可以在轨道经常发生变化的恒星的行星上产生,而双星和三星系统的行星则更不具可能性,因为更加频繁的能量波动所引起的忽冷忽热更容易使初级的生命消失。即使有复杂的生命在这样的行星系统中产生它也难以长时间幸存。
我们的地球具有合适的大小、化学组成和与太阳的距离，从而适合生命繁衍。 一个有动物栖息的行星的轨道必须与太阳有合适的距离, 因为这决定了该行星是否可以将水维持在液体状态。我们知道这绝对是动物生命存在的先决条件。许多行星与太阳之间的距离不是太近就是太远以至液态水难以在其表面存在。虽然许多这样的行星可以存在简单的生命,但复杂的生命,如地球上的动物则难以生存。木卫二可能有一个深达75公里，甚至100公里的海洋，其所含的水比地球上还多。但这个海洋被一个十几公里厚的冰所封闭。这也就是说，它的海洋中没有岛屿，更没有大陆。在这样的环境中显然不会演化出肢体这样的专门用来在固体表面行走的器官。这样也就没有更复杂的环境驱使生命的器官和功能进一步复杂化。艾萨克·阿西莫夫也曾在《地球以外的文明世界》一书里面提到，也许有些行星上的生命的最高级形式就是海豚之类的生物了。看一看海豚的表演，你能指望它们在山脚下生一把火把鱼烤熟了吃，结束其茹毛饮血的生活吗？假如那个最近发现的是地球大小5倍的太阳系外行星拥有一个15公里深的海洋，那么由于其重力和海洋侵蚀的作用，恐怕即使有板块运动也难以产生一个可以保持较长时间的岛屿，更别说大陆了。这样的话，那些必须适应液态环境的生物永远不会演化出一双可以使用工具的手来。很容易理解，在海洋中拥有一个血喷大口比一双灵活的手更容易，也更实用。
地球上能够出现和维持高级生命的另一个隐含条件是彗星或个体较小的小行星撞击的概率。我们已经注意到小行星或彗星的撞击可以引起大规模的生物灭绝。 是什么在控制撞击的频率? 与行星轨道交错的小行星或彗星越多, 撞击的概率越大, 因此生物灭绝的可能性也越大。 然而这还不是仅有的因素。在一个恒星系统中的行星的类型也会影响撞击的概率。 对地球来说, 巨大的木星扮演了一个彗星和小行星的捕获者的角色。它是一个重力陷阱, 它将太阳系的那些可能会撞到地球上的宇宙垃圾吸引到自己身上, 从而为地球生态系统的长期、稳定演化提供了保障。
在太阳系,地球是唯一的拥有一个具有合适大小的卫星的行星; 它也是唯一的发生板块构造运动的行星,而板块运动所引起的造山运动和逐渐的风化作用，将大气中的二氧化碳反应成为碳酸盐沉淀在广袤的海底。大气中温室气体的大量减少能够使地球表面的温度降到保持液态水的温度，而液态的水是生命之源。作为一个不成功的例子，金星与地球大小相仿，早期的地球表面浓密的二氧化碳大气与现在的金星相似。由于缺乏板块运动，金星大气中的二氧化碳浓度一直保持在一个很高的浓度。它所引起的温室效应使金星表面温度一直保持在450ºC以上。台湾中央研究院的刘玲根教授甚至认为，金星上即使有水的话，它不仅不能参与该行星表面的风化作用，反而大都被吸收到岩浆里面去了。
甚至一个行星在其所在的星系中的位置也会起重要作用。在恒星密布的星系核部, 频繁发生的超新星爆发和星际碰撞可能足以排除长期的、稳定的供动物生命演化的条件。星系的外部区域可能所具有的重元素太少, 而这些重元素是形成岩石行星所必须的, 也是行星内部放射性加热的燃料。彗星进入行星的多少也受银河系的特征和恒星所处在银河系中位置的影响。太阳系在银河系中的运动基本是在银河系盘面内运动, 而受银河系的旋转臂运动影响很小。甚至某一特殊星系的物质组成也会影响复杂生命的演化,因为星系的大小与它的金属含量有关。因此,有些星系与其它相比更有利于生命的起源与演化。我们的太阳和太阳系具有异常高的金属含量。也许我们的银河系就不同寻常。
最终,可能一个行星的历史及其环境条件在它能否发展到动物生命的过程中起部分作用。有多少行星处在一个完美的位置,然而由于偶然的原因而被剥夺了拥有一个生机勃勃的生命世界的机会? 一个小行星对行星的撞击就可以使其上的生命演化嘎然而止; 一个恒星附近的爆发所引起的灾难也具有同样威力; 大陆上复杂的循环系统的某个环节的突变引起的冰期也会引起大规模的生物灭绝。 也许机会本身才是生命的主宰。
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文章作者:李一良
责任编辑:skylook
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