本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。
如果地球膨脹成為它的大號表親那樣,會發生什麼?
如果行星超大,地球上的生命將會發生什麼?
近四年來,NASA的克卜勒飛船橫掃宇宙,研究銀河系的邊境。它檢測了超過150,000顆恆星,尋找別的太陽系中與地球相似大小的行星。沒有讓人失望,克卜勒發現了無數個如此的行星,被稱作超級地球。
這些遙遠的行星也許會使你想起自己的家園——它們是由巖石構成的,比氣態行星小,與它們環繞的恆星距離很近,並支撐著一個相對比較稀疏的大氣層。然而它們卻比地球大地多:這些超級地球的質量是地球的2到10倍。
宇宙中如此之多的超級地球引出了一個問題:如果我們的行星膨脹2到10倍會發生什麼?
我們太陽系內的眾行星當然可能這樣。加利福尼亞大學聖科魯茲分校研究行星形成的博士生Mickey Rosentha表示,一個理論是巨行星木星變大到其引力阻止了內行星繼續變大—有效切斷內行星變大需要的材料供給。
不管為什麼地球是現在這個尺寸,我們是沒有辦法真正的了解如果地球真的變大會發生什麼。但科學家們基於對地球的「遠親」研究,對這個問題有了一些推論。
對頭盤來說,最好短一點—你、珠穆朗瑪峰和加州紅杉國家公園的每一棵樹—因為如果地球的大小增加,地球上其他事物同樣增大,引力也會隨之增加。如果地球是它現在的兩倍,你會更重一些,因為隨密度和半徑的增加引力也增大。抵抗引力會需要更大的能量,所以我們現在的結構不足以讓我們像現在站的這樣高。
伴隨更大行星和更強的萬有引力,地球會遭到更多的撞擊,Rory Barnes,華盛頓大學研究行星可居住性的理論學者這樣告訴我們。作為一顆超級行星,地球更大的萬有引力會吸引更多、更大的小行星,所以「末日性」的撞擊會變得比現在更頻繁,Barnes說。
如果假設的超級地球比現有地球大十倍,那麼在地球的內部就會出現一些奇妙的變化:地球內部的鐵核以及流體物質會比現在要大十倍,因此,在這樣大的體積下,重力以及地表下的壓力都會變得更大。「在這樣大的壓力下,可能會讓鐵核變成固體。」Barnes說到。
現在的地球是通過地核內流體對流產生電流進而產生地球磁場,但如果液體對流的磁芯凝固了,就會停止產生電流,那地球的磁場就會減弱或消失。Barnes說,如果地球磁場減弱或者是消失,將對地球上的生命非常不利。
Barnes說,地球磁場保護我們免受太空輻射的傷害,如果沒有地球磁場,太陽風暴——在太空高速飛行的帶電粒子可能會猛烈的撞擊地球,而這些微小的粒子會破壞生物細胞的DNA、增加罹患癌症的風險以及引起各種各樣的問題。
Barnes指出,擁有更大體量和結構的「超級地球」,火山活動會更活躍。星球內部的能量會隨著行星半徑的增加而增加,而能讓能量釋放的地方確變少了,更多的火山爆發是必然的。在「超級地球」上,板塊構造的邏輯也會不同,當然這還是個懸而未決的課題,可以預判的是,一個更大的地幔溫度會更高,產生的對流會更強烈,從而推動更多板塊發生移動。當然也有另外一個可能,就是在高壓下,地殼會完全融合在一起,不存在所謂的板塊構造了。
迄今為止,根據科學家發現的眾多「超級地球」的狀況來看,我們不知道如果地球真的變成了「超級地球」,是否還適宜居住。克卜勒天文望遠鏡最擅長探測距離恆星非常近(比地球到太陽距離近得多的那類)的行星,科學界所觀測到的大多數「超級地球」距離中心恆星的位置幾乎和水星與太陽的距離一樣近。
她說:換句話說,地球將脫離宜居帶,從本質上變為一顆蒸汽行星。
位於紐約市的西蒙基金會計算天體物理中心的研究員羅德裡戈盧格在接受採訪時說:令人驚訝的是,至今為止發現的許多超級地球似乎都富含水資源,就像整個水世界一樣。他說,這可能是因為這些行星都是由大塊的冰組成,在向它們的恆星移動的過程中,融化成了水。
然而,這些行星可能不適合居住,由於它們的深海驟降到堅固的冰層。這種冰不是由低溫形成的,而是因為超深海的巨大壓力,這種壓力迫使水分子變為固態。這種冰層阻礙了大氣層和行星內部的各種交互作用,這意味著沒有碳循環(碳在大氣層、海洋和地殼中循環的過程)或礦物質交換(它通過大氣層和覆蓋層的相互作用調節地球的長期溫度),據盧格所說。這不促進宜居性——至少對我們所知道的生命來說。
現實就是科學家們對超級地球的疑問多於答案,我們對地球內部的物理學都沒有完全理解,更何況是一個太陽系外的行星,盧格說。我們不知道如果地球膨脹或者向太陽靠近會發生什麼,但是,迄今為止,我們沒有生活在一個那樣的行星上似乎非常幸運。
編者按:這篇報導更新後指出,如果地球的質量是現在的兩倍,它的重力會增加,但不會增加兩倍,以及,闡明了超級地球是質量為地球的兩倍到十倍的行星。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.Donavyn Coffey-Chloe.Z 、曜、welkin,wertui
如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處