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外星生命在哪里
（2008年06月03日 17:50:53）
來源︰中國國家天文
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□作者: 李一良
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五.地球是宇宙中獨一無二的嗎?
如果拋棄我們對地球和太陽系的主觀意識,並嘗試用一種真正的“宇宙觀”來審視它們,那麼我們會看到地球歷史的一些新的層面。地球已經圍繞這個能量發射相對穩定的太陽運轉了幾十億年。而最近的計算表明現在的地球生態系統至少還可以穩定10億年。雖然生命可以在條件惡劣的行星或其衛星上存在, 但動物生命不僅需要更加友好的條件,而且需要這些條件能夠維持足夠長的時間。動物的代謝是需要氧氣的。然而在地球大氣中出現足夠的氧氣用了二十億年的時間。如果太陽能量輸出在這麼長的時間內發生太多的變化,那麼在地球上演化出動物生命的可能性就會很小。在那些能量輸出不穩定的恆星的行星上產生動物生命的可能性就更小了。難以想象動物生命可以在軌道經常發生變化的恆星的行星上產生,而雙星和三星系統的行星則更不具可能性,因為更加頻繁的能量波動所引起的忽冷忽熱更容易使初級的生命消失。即使有復雜的生命在這樣的行星系統中產生它也難以長時間幸存。
我們的地球具有合適的大小、化學組成和與太陽的距離，從而適合生命繁衍。 一個有動物棲息的行星的軌道必須與太陽有合適的距離, 因為這決定了該行星是否可以將水維持在液體狀態。我們知道這絕對是動物生命存在的先決條件。許多行星與太陽之間的距離不是太近就是太遠以至液態水難以在其表面存在。雖然許多這樣的行星可以存在簡單的生命,但復雜的生命,如地球上的動物則難以生存。木衛二可能有一個深達75公里，甚至100公里的海洋，其所含的水比地球上還多。但這個海洋被一個十幾公里厚的冰所封閉。這也就是說，它的海洋中沒有島嶼，更沒有大陸。在這樣的環境中顯然不會演化出肢體這樣的專門用來在固體表面行走的器官。這樣也就沒有更復雜的環境驅使生命的器官和功能進一步復雜化。艾薩克•阿西莫夫也曾在《地球以外的文明世界》一書里面提到，也許有些行星上的生命的最高級形式就是海豚之類的生物了。看一看海豚的表演，你能指望它們在山腳下生一把火把魚烤熟了吃，結束其茹毛飲血的生活嗎？假如那個最近發現的是地球大小5倍的太陽系外行星擁有一個15公里深的海洋，那麼由于其重力和海洋侵蝕的作用，恐怕即使有板塊運動也難以產生一個可以保持較長時間的島嶼，更別說大陸了。這樣的話，那些必須適應液態環境的生物永遠不會演化出一雙可以使用工具的手來。很容易理解，在海洋中擁有一個血噴大口比一雙靈活的手更容易，也更實用。
地球上能夠出現和維持高級生命的另一個隱含條件是彗星或個體較小的小行星撞擊的概率。我們已經注意到小行星或彗星的撞擊可以引起大規模的生物滅絕。 是什麼在控制撞擊的頻率? 與行星軌道交錯的小行星或彗星越多, 撞擊的概率越大, 因此生物滅絕的可能性也越大。 然而這還不是僅有的因素。在一個恆星系統中的行星的類型也會影響撞擊的概率。 對地球來說, 巨大的木星扮演了一個彗星和小行星的捕獲者的角色。它是一個重力陷阱, 它將太陽系的那些可能會撞到地球上的宇宙垃圾吸引到自己身上, 從而為地球生態系統的長期、穩定演化提供了保障。
在太陽系,地球是唯一的擁有一個具有合適大小的衛星的行星; 它也是唯一的發生板塊構造運動的行星,而板塊運動所引起的造山運動和逐漸的風化作用，將大氣中的二氧化碳反應成為碳酸鹽沉澱在廣袤的海底。大氣中溫室氣體的大量減少能夠使地球表面的溫度降到保持液態水的溫度，而液態的水是生命之源。作為一個不成功的例子，金星與地球大小相仿，早期的地球表面濃密的二氧化碳大氣與現在的金星相似。由于缺乏板塊運動，金星大氣中的二氧化碳濃度一直保持在一個很高的濃度。它所引起的溫室效應使金星表面溫度一直保持在450ºC以上。台灣中央研究院的劉玲根教授甚至認為，金星上即使有水的話，它不僅不能參與該行星表面的風化作用，反而大都被吸收到岩漿里面去了。
甚至一個行星在其所在的星系中的位置也會起重要作用。在恆星密布的星系核部, 頻繁發生的超新星爆發和星際踫撞可能足以排除長期的、穩定的供動物生命演化的條件。星系的外部區域可能所具有的重元素太少, 而這些重元素是形成岩石行星所必須的, 也是行星內部放射性加熱的燃料。彗星進入行星的多少也受銀河系的特征和恆星所處在銀河系中位置的影響。太陽系在銀河系中的運動基本是在銀河系盤面內運動, 而受銀河系的旋轉臂運動影響很小。甚至某一特殊星系的物質組成也會影響復雜生命的演化,因為星系的大小與它的金屬含量有關。因此,有些星系與其它相比更有利于生命的起源與演化。我們的太陽和太陽系具有異常高的金屬含量。也許我們的銀河系就不同尋常。
最終,可能一個行星的歷史及其環境條件在它能否發展到動物生命的過程中起部分作用。有多少行星處在一個完美的位置,然而由于偶然的原因而被剝奪了擁有一個生機勃勃的生命世界的機會? 一個小行星對行星的撞擊就可以使其上的生命演化嘎然而止; 一個恆星附近的爆發所引起的災難也具有同樣威力; 大陸上復雜的循環系統的某個環節的突變引起的冰期也會引起大規模的生物滅絕。 也許機會本身才是生命的主宰。
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文章作者:李一良
責任編輯:skylook
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