可能孕育生命的星球,它會是什麼模樣?

2021-01-08 騰訊網

適居帶內可能(孕育生命)的行星

最近在這個頻道上,我們一直在討論液態水會不會不只存在於恆星的適居帶(CHZ)內。

如果按照太陽系的情況,擁有液態海洋的冰殼世界在宇宙中應該很常見,其中許多世界可能充斥著微生物,複雜生物,甚至更多。我們也不能忽視適居帶(CHZ), 美麗的地球就置身其中, 而且銀河系中某個地方一定會有地球的孿生星球。地球很稀有,但稀有並不意味獨特,地球的孿生星球上可能也存在生命和文明。不過適居帶內的地球相似體並不一定是唯一一種有生命和液態水的行星類型。

另一種可能是我們熟悉的,也是在科幻小說中經常出現的沙漠世界,這種類型中以塔圖因最為著名。我一直很喜歡溼地農場,我簡直可以想像盧卡斯先生在70年代時問自己:「人們如何在這樣的星球上謀生?啊哈!溼地耕種!」。這是個有趣的想法,而且任何使用過除溼機的人都知道這也確實可能,但在沙漠世界上溼地耕種會是一項極其困難和艱苦的事業。

這些行星大氣水蒸氣比地球要少得多,溼度溼地得不償失。 雖然確實並不是件好事情,但說來也怪,至少在某些情況下,這樣的環境對生命而言實際上是有益的。

阿部豐(Yutaka Abe)在2011年發表的一篇論文中闡述到,低水量會在兩方面擴展行星上的適居區域。大氣中的水蒸氣較少,溫室效應也會降低。這意味著這類行星即使離恆星較近,它的水份,比如一些湖泊或綠洲泉水,可以留存下來。而充滿水的世界與恆星的距離則會變成金星。低水量的另一個優點是不會有很多冰塊,這意味著反射回太空的熱量更少,從而使整個星球變得更溫暖。對於這些沙漠世界來說,就意味著宜居的區域又擴大了一些。

此類行星上的生命需要適應這些條件,它們可能在地下含水層中或者在湧泉周圍生存。也許植物也可以在這種條件下存活,誰知道還有什麼也可以呢。

另一種適居帶內可能孕育生命的世界則是衛星。我們已經有系外氣態巨行星在適居帶內的證據。如果氣態巨行星的衛星很大,比如有地球大小,就會發生有趣的事情。衛星只有質量夠大才能抓住水,它必須能夠通過自身的引力維持濃厚的大氣層,同時需要與氣態巨行星極強的放射性物質相抗衡。它可能需要是個超級地球,而在氣態巨行星周圍這也許根本不會存在。就算這個宜居的系外衛星存在,它將是一個奇怪的地方。想像一下,如果它擁有潮汐,那麼潮汐會受到附近巨大重力的影響,因為它幾乎肯定會被氣態巨行星潮汐鎖定。

而如果它圍繞氣態巨行星的運行軌道較遠,又位於恆星和該氣態巨行星的適居帶範圍內,那就會產生其他可能性。不過也不能太遙遠,否則繞軌道穩定性將成問題。無論如何,潮汐力可能在這樣的世界中發揮巨大作用。當然這也許是一件好事,這使板塊構造或行星內核的潮汐加熱產生極強的磁場成為可能。同樣的,轉軸傾角也可能是重要的問題。

我們的月亮調節地球轉軸傾角,如果沒有月亮,傾斜角度會發生很大變化。我懷疑是否真的會發現太多這樣的世界。就算有可能,由於有氣態巨行星,這類衛星上的生命會面臨艱苦的鬥爭。我認為,氣態巨行星附近的生命更可能會走另一條路,而不是在被潮汐鎖定住的巨大海洋衛星上。生命會存在於宜居外的氣態巨行星的小衛星上。這些小行星含有冰殼,正如歐羅巴和土衛二。

恆星適居帶地球相似體的最後一種可能性是某種半休眠的世界。這樣的世界環境惡劣,對於生命孕育極為不利,但也並非絕無可能。我之所以把它包括在內,是因為在地球上有一些生物,例如緩步動物,可以通過休眠在類似的條件下生存。這個想法源於史蒂芬· 凱恩(Stephen Kane)和道恩·格利諾(Dawn Gelino)的論文。這類行星會具有橢圓形的軌道,而軌道的一部分處於宜居帶內。這使得行星在凍結和融化的周期中交替,行星上可能出現的生命也按周期冬眠和甦醒。很難想像生命會在那樣的行星上開始,但那裡確實提供很多選擇,例如在地熱噴口,生命可以起源並存活,從那裡分支並進化出適應星球周期性溫度變化的生命。

以上這三種情況都非常複雜。不過地球也很複雜,而我們就在地球上。在下期視頻中,我將把這些更加複雜化,作為我對塔圖因的致敬 – 我太喜歡那個世界的樣子了。我會問:雙子星會對繞其運行的行星以及行星上的生命有怎麼樣的影響?答案令人驚訝,敬請期待。謝謝收聽!我是科幻小說作家和未來主義者約翰 麥可·戈迪爾(John Michael Godier),我想知道像Tatooine這樣的世界是否可能,還有什麼是可能的?比如死星?我不是絕地武士,所以我歡迎我們的新帝國霸主。

FY: 行露

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