地外生命也許是多種多樣的,但地球絕對是人類已知唯一的生命家園,想要將望遠鏡對準夜空尋找地外生命,還要以人類為標準。那麼科學家是如何搜尋整個宇宙的可能的生命行星的?
我們要考慮什麼是使地球上的人們得以生存的條件,然後在宇宙中尋找滿足這些條件的行星。
為了保證適宜的溫度,我們尋找其他行星的第1個標準是它必須位於科學家說的這個宜居地帶。從這個名稱本身來說,它的確切含義幾乎是不言而喻的。這是行星與恆星的最佳距離,沒有太近以至於將水完全蒸發,也沒有太遠讓水完全結冰。這個距離能保證水能以液態的形式存在的合適溫度,但條件並不僅限於此。
目標行星的結構需要是一個主要是鐵的金屬中心,外層則被矽酸鹽地幔所包圍。它們的表面一般都有峽谷、隕石坑、山和火山。這樣它才能像地球一樣可以在表面儲存水,並有一定的地質活動。
為了保證生命可以存活,行星表面的水和大氣需要保護,那麼磁場作為行星的保護傘也就必不可少了。
大氣流失的途徑很多,只要氣體分子向上運動超過行星逃逸速度後大氣就會流失,這與有無磁場無關。大氣逃逸主要分為兩類,熱逃逸與非熱逃逸。
1.熱逃逸
溫度是影響氣體運動速度的重要因素,外層大氣溫度越高,氣體運動速度越快,一旦達到逃逸速度,它們就能克服行星重力逃逸到宇宙空間裡。
2.非熱逃逸
(1)離子拾取
行星大氣中的中性分子存在碰撞電離和電荷交換等多種離子化過程。當大氣離子層被直接暴露在恆星電磁場裡時,太陽風裡的電場會把離子加速到逃逸速度之上,運動方向朝上的粒子就可以逃逸行星,這種方式叫做離子拾取。
(2)噴濺
當大氣上部離子被太陽風電場加速後,向上方向離子的被太陽風拾取,但另一部分會衝向大氣層。高速離子在與中性大氣碰撞後,前者將它的動能轉換到後者,使得後者的速度也超過逃逸速度,如果是方向向上,中性大氣分子便會逃出行星。
在金星和火星上,由於沒有磁場,太陽風和大氣層直接接觸,太陽風能量均勻散布到整個大氣層,通過離子拾取和噴濺驅動大氣中離子加速逃逸。但在有磁場的地球上,射到磁頂層的太陽風能量全部被集中到極區很小一部分的大氣層裡,這便極大的保護了大氣被太陽風吹走。有了大氣水就不容易蒸發,自然也就就可能保留了下來。
太陽風下的土星磁場
被潮汐鎖定的行星永遠以同一面對著恆星,就像月球永遠以同一面朝向著地球。這樣的行星無論是白晝的一面,還是黑夜的一面都不具備生命存活的條件。
因為即便星球處於宜居帶,其永恆接受陽光照射的一側溫度也將超過100攝氏度,而面對永恆的夜空的一側的溫度將處於零下一
100攝氏度以下。你說晝夜相交處的溫度就挺好?但別忘了生命需要的不只是溫度。
潮汐鎖定的行星自轉速度極慢,與公轉速度相同,所以流體包括大氣和水將會因離心力的作用流向黑夜一側,而黑夜的極寒溫度會將水以冰的形式永遠留在那裡。而對大氣來說,很可能是保不住的。
因為被潮汐鎖定的行星很可能會失去磁場,而磁場是大氣的保護傘,沒有了這層保護罩,大氣很容易被太陽風所吹散,而沒有了大氣,對生命來說就是一場災難。
生命存在的條件異常苛刻,多年來科學家們找到不知多少曾被稱為可能存在生命的類地行星,但最終都被否決。但就我而言還是希望地球並非是宇宙中唯一熱鬧的大石頭。那麼你還知道哪些成為第二地球的條件?快來補充補充吧!
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