圖源：天文在線 我們是宇宙中唯一的存在嗎？ 圖源：天文在線 金星被描述為類地行星，但有著煉獄般的大氣層 圖源：天文在線 盡管歐羅巴不在太陽的宜居區(qū)域，但它擁有維持生命的能量來源 圖源：天文在線 土衛(wèi)六 - 一些科學(xué)家認(rèn)為土衛(wèi)六中可能出現(xiàn)甲烷基生命 圖源：天文在線

1992年，天文學(xué)家亞歷山大·沃爾斯贊和戴爾·弗萊爾在觀測(cè)一顆距離2300光年的脈沖星時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的現(xiàn)象——往常規(guī)律的脈沖光波似乎跳了一拍。

這顆恒星產(chǎn)生斷擊脈沖是由于有兩顆行星圍繞著它旋轉(zhuǎn)，這將是一個(gè)改變天文探索歷程的發(fā)現(xiàn)。

這些都是太陽系外首次觀測(cè)到的行星，所以，針對(duì)系外行星的研究——以及尋找那些地球上存在的、可能支持生命的因素——開始了。

那么，生命需要哪些基本因素呢？天文在線與專家進(jìn)行了交談，找出在宇宙其他地方，他們認(rèn)為的宜居的關(guān)鍵因素。

一共有多少系外行星？

目前，我們知道的大約有4000顆系外行星圍繞各種類型的恒星運(yùn)行，仍有3000顆疑似系外行星等待確認(rèn)。

觀測(cè)到系外行星的爆炸要?dú)w功于NASA的開普勒任務(wù)和過境系外行星測(cè)量衛(wèi)星（TESS）任務(wù)。開普勒將恒星放大，觀測(cè)是否有行星在其宜居區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，而TESS則調(diào)查了天空中200,000個(gè)最亮的恒星。

推動(dòng)這些努力的是我們希望找到與我們相似的另一個(gè)世界——換句話說，足以維系生命的世界。這樣做或許最終能解答我們是否獨(dú)自存在于宇宙。

但對(duì)于遙遠(yuǎn)的行星來說，宜居意味著什么——更確切地說，在那里生命會(huì)是什么樣子——這是天文學(xué)中最熱門的爭(zhēng)論之一。

“這個(gè)問題一部分源于我們目前的孤獨(dú)。我們只能通過地球這一個(gè)例子，來建立對(duì)其他星球的期望。”佐治亞理工學(xué)院物理學(xué)院的研究員比利·夸爾斯表示。

“關(guān)于我們應(yīng)該期待什么，人們有很多爭(zhēng)論，”夸爾斯告訴天文在線,“但最簡(jiǎn)單的事情就是尋找我們所知道的東西。”

系外行星需要大氣

科學(xué)家試圖在系外星系上首先探測(cè)到的就是它們是否存在大氣。如果存在，它是由什么組成的。“最需要的是獲取更好的關(guān)于大氣成分的信息，”行星學(xué)會(huì)的行星地質(zhì)學(xué)家埃米莉·拉克達(dá)沃拉告訴天文在線。

行星的大氣層必須有一定的厚度，足以傳遞熱量并維持溫度。夸爾斯表示，例如假設(shè)地球沒有大氣層，那么地表溫度將低至-20攝氏度。

和相鄰的行星金星比起來，地球宜居正是因?yàn)橛泻线m的大氣層。盡管這兩顆星球有著許多相似之處，但金星依然無法維持生命，因其大氣層成分主要是二氧化碳、氮和硫酸，這也使得它成為太陽系中最熱的行星。

“系外行星距離遙遠(yuǎn)，它們的大氣是很難控制的，”拉克達(dá)沃拉說，“我們無法從太多行星中獲取足夠的信號(hào)。升級(jí)我們現(xiàn)有的觀測(cè)工具將是進(jìn)一步在太空中尋求生命的‘良好開端’。”

系外行星需要水

當(dāng)行星位于其宿主恒星的宜居區(qū)域內(nèi)，這意味著它與恒星散發(fā)的熱量保持著適當(dāng)?shù)木嚯x，同時(shí)又與太空的極寒接近，這足以使液態(tài)水存在其地表。不冷不熱的微妙平衡使這個(gè)特殊區(qū)域有另一個(gè)別稱：“戈迪洛克區(qū)”。

在地球上，水作為溶劑，可以溶解其他物質(zhì)，運(yùn)輸化學(xué)物質(zhì)、礦物質(zhì)和其他構(gòu)成生物學(xué)基礎(chǔ)的分子。

地球是目前唯一被證實(shí)具有液態(tài)水流過的天體。

然而，拉克達(dá)沃拉指出，水也許是最好的溶劑，但它并不是唯一的溶劑。長期以來，科學(xué)家一直懷疑，土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六上可能存在生命。盡管其液體中充滿了甲烷和乙烷，而不是水，但它仍可能支持某種依賴于甲烷的生物存在。

系外行星需要能源

人們非常關(guān)注屬于戈迪洛克區(qū)的系外行星。但如果它正巧位于宿主恒星的宜居區(qū)域之外，也仍有一線生機(jī)。若它擁有不同的能量來源，它仍然可以維持生命——能源可以來自行星的宿主恒星，也可以來自化學(xué)或地?zé)嵩础?/p>

木星的79顆衛(wèi)星之一，歐羅巴正是如此。它不在太陽的宜居區(qū)域內(nèi)，但木星的強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的輻射為它提供了足夠的能量。有人認(rèn)為它可以在其冰冷的表面維持生命。

歐羅巴（和金星）違背了“宜居區(qū)域”的構(gòu)想。夸爾斯說：“有些人反對(duì)這一說法，因?yàn)樗麄兿胍W羅巴，并說那里有生命。”

系外行星需要合適的恒星

我們太陽系的宜居性一定程度上歸功于太陽的特性。我們的宿主星球是一顆相對(duì)平靜、可預(yù)測(cè)的恒星。其他行星系統(tǒng)并不總是這樣，它們可能圍繞著一個(gè)不穩(wěn)定的、十分混亂的恒星運(yùn)行。

太陽，穩(wěn)定的恒星 圖源：pixabay

穩(wěn)定的恒星不會(huì)以不可預(yù)知的方式改變其亮度或輻射，也不會(huì)發(fā)出猛烈的太陽耀斑消滅其軌道行星上的生命——這是使其他星球上的生命成為可能的一個(gè)重要因素。

“這可能是最難滿足的標(biāo)準(zhǔn)之一，”拉克達(dá)沃拉說，“你需要一直保持穩(wěn)定的環(huán)境。我們的恒星是一顆穩(wěn)定的恒星，但絕大部分的恒星并不穩(wěn)定。”

我們會(huì)在太空中發(fā)現(xiàn)生命嗎？

尋找具有宜居環(huán)境的系外行星有朝一日可能會(huì)成為通向天文學(xué)的圣杯：徹底解答我們是否一直孤獨(dú)地生存在這浩瀚宇宙。

拉克達(dá)沃拉說：“我們的想法是，如果你發(fā)現(xiàn)了一處像地球的地方，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)生命，也可能不會(huì)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)將解答我們?cè)谟钪嬷惺欠衿毡榇嬖凇！?/p>

但在尋找宜居環(huán)境和尋找類似我們自己物種的智慧生命，或者星球大戰(zhàn)中無數(shù)的先進(jìn)社會(huì)之間，有一個(gè)根本的區(qū)別。生命可能以不同的形式存在——有一些是我們熟悉的，有一些可能完全是外星物種。例如火星，理論上其塵土飛揚(yáng)的地表下有孕育著微生物——科學(xué)家認(rèn)為，某個(gè)時(shí)刻它可能在其表面也承載了生命。與此同時(shí)，在環(huán)繞土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六上，科學(xué)家認(rèn)為可能存在依賴碳?xì)浠衔锷娴纳热缂淄椤@與我們所知的生命形式截然不同。

如果我們真的在宇宙中找到了生命，我們將遇到一個(gè)更世俗的問題。在地球和行星之間來回傳遞信息將花費(fèi)數(shù)十萬年，因?yàn)榇蠖鄶?shù)系外行星離地球都太遠(yuǎn)了。

如果人們想打包遷移到一個(gè)宜居星球，他們將遇到同樣的問題：這趟旅程實(shí)在是太漫長了。

“我們需要一些新的物理學(xué)，”夸爾斯說，“為了縮小這一差距，我們必須探究一些全新的東西。”

當(dāng)然，這里還有其他——無關(guān)于人類的——理由來研究遙遠(yuǎn)宇宙中奇怪而熟悉的行星體。

“我們很多人研究系外行星只是因?yàn)樗鼈兒芸幔崩诉_(dá)沃拉說，“在太陽系中，我們只有八大行星；但在那里，我們發(fā)現(xiàn)了各種各樣的完全不同的行星。”

畢竟，多樣性是生活的調(diào)味品。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. Passant Rabie- Plusone

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