探索銀河系中生物之謎:科學家有哪些收穫?恆星和行星的距離?

2021-01-13 網易

2021-01-11 11:21:40 來源: 試試愛生活

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  生物進化的過程如此漫長,把它和恆星演化的時間去對比沒有什麼不恰當。我們知道,天上有的恆星那樣年輕,甚至爪哇猿人曾經是它們誕生的見證人。在這種恆星周圍的行星上,目前高級生物還來不及形成。我們也知道,大質量恆星發光發熱只有幾百萬年,這對於生物進化實在太短暫了。看來合適的對象只有從質量相當於或小於太陽的恆星中去找。銀河系大約共有恆星千億,其中絕大多數的質量都算「合格」,這是因為質量較大的恆星終究甚少。

  

  除了百分之幾的少數例外,銀河系中恆星的發熱年代都很長,足以使智慧生物漸漸形成。但尚不清楚的是這些星有沒有行星圍繞著它們轉,因為只有在圍繞恆星公轉的天體上才能具備液態水所需的溫度。可惜天文學家對別的太陽周圍的行星還一無所知。由於它們實在太遙遠,即使離我們最近的一些恆星確有這種伴侶天體繞它們轉,人們也還沒有能做到用望遠鏡直接觀測這些微乎其微的對象。可是話又說回來,別的恆星周圍也有行星繞著轉,這是極有可能的。首先,人們要打破生活在一個獨特太陽系中這樣一種概念的束縛。科學發展史曾一次又一次地表明,那種把人類放在宇宙中特優地位的想法,都是錯誤的信念。

  我們已經了解,宇宙物質的角動量很可能使單星周圍形成行星系。人類自己所處的行星系也支持這種觀點。巨大行星木星和土星甚至以它們的衛星群在周圍組成了具體而微的「行星系」,看來這也要歸因於角動量。因此,單星周圍都有行星系在運轉的假想是合理的。

  如果在恆星形成的過程中由於角動量因素而產生了一對雙星,那麼即使在此以前行星曾經出現過,它們也應該在不長的宇宙演變歲月中不是落到其中的一顆星上,就是被甩到宇宙空間。因為認真觀測表明半數以上的恆星是雙星,所以銀河系整個算下來還剩大約400億恆星伴有行星。

  

  問題又來了:這些行星與各自恆星的距離是否合適呢?一個行星至少應該滿足的條件是它與所屬恆星的距離使得輻射在它表面造成液態水所需的溫度。在太陽系中,水星極靠近太陽,而離太陽比火星更遠的所有外行星則受陽光照射太弱,不夠溫暖。別的恆星周圍的行星我們始終還沒有見到,怎樣才能知道它們之中有多少已經具備了距離恆星恰到好處的條件呢?我們的辦法只有和自己所處的行星系類比。地球無疑地處在太陽系生命帶內部,火星和金星靠近此帶邊緣。「水手」號探測器拍到的照片表明,火星表面的荒涼程度和月球表面類似。儘管火星有大氣並且含有水分,但是在它表面上軟著陸的一系列「海盜」號探測器經過取土分析並沒有發現生物細胞的任何跡象。前蘇聯的一批探測器測到的金星表面溫度超過450℃,所以金星也不是生物棲息的場所。在太陽系中我們似乎是獨此一家。

  只要仔細想想,一個行星必須同時滿足多少條件才能棲息生物,我們就會明白,天體具備適於生物的氣候是多麼稀罕的巧例。1977年,在美國航空航天局工作的科學家麥可·H·哈特指出,只要把我們對太陽的距離縮短5%,地球上的生物就會熱不可耐而不能生存;這段距離只要加長1%,地球就要被冰川覆蓋。我們所居住的行星伸縮餘地是不大的,因此他認為,外部條件合適,使生物能進化到較高級階段的行星,在銀河系中最多只有100萬個。

  

  在某個行星上如果適宜的氣候能維持足夠長的年代,生命確實會形成嗎?這個問題應該去問生物學家,而不是天文學家。不過天文學家也能幫一點忙,他了解,除了少數例外,整個宇宙中化學元素的分布大體上是相同的,銀河系中離我們最遙遠的恆星,甚至別的星系中的恆星,它們的化學組成和太陽一樣。沒有由硫組成的恆星,也沒有由汞組成的雲團。壓倒多數的情況下宇宙物質的最主要成分是氫,其次是氦,再其次才是其他的化學元素。我們可以向生物學家保證,即使是在一個遙遠的,但氣候適宜的行星上,他也能找到構成一切有機分子所需的各種物質。射電天文學家在氣體雲發現了名目繁多的各種有機分子,其中有乙醇和甲酸,有氰化氫和甲醚。當然,從這類簡單有機化合物向那些構成生命基礎的複雜分子演變,是一條漫長的道路。讓我們假想,凡是可能孕育生命的場所,生物實際上都已出現,那麼銀河系中可能有著100萬個居住生物的行星,這些生物也許各自都已演變了40億年,只不過它們理應處在各自不盡相同的進化階段罷了,甚至有些行星上的生物已經達到智能生物階段了。

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