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天文学家如何筛出外星家园?看懂宜居带这篇就够了

宇宙里除了地球,还有没有地方住着和我们一样或完全不同的生命?早就想到这个点子的天文学家用一个特别实用的概念帮大家缩小搜索

宇宙里除了地球,还有没有地方住着和我们一样或完全不同的生命?早就想到这个点子的天文学家用一个特别实用的概念帮大家缩小搜索范围的,这就是宜居带。这个听起来有点专业的词汇,核心都是条件刚好,其实和我们生活里找房子的逻辑很像。

宜居带的核心,其实很简单,是围绕恒星形成的特定区域。行星表面的温度不会太高也不会太低,刚好能让水保持液态,就在这个区域里。水对我们已知的生命太重要了,是生命活动离不开的基础,能让生物体内的各种化学反应顺利进行。宜居带的分布,直接由恒星的大小、温度与亮度左右。温度会飙升,水会变成水蒸气消散,是因为离恒星太近。温度会降到冰点以下,水会结成冰,是因为离得太远。

距离太阳0.95到1.37天文单位之间,大概就是我们生活的太阳系里的宜居带。约1.5亿公里,是地球到太阳的平均距离,这就是一个天文单位。表面平均温度维持在15℃左右的地球,刚好落在这个舒适区里。生命从简单的单细胞慢慢演化成现在丰富多彩的样子,得益于这样的环境。别说液态水,连金属都能熔化的金星,离太阳太近,表面温度超过400℃。表面常年寒冷,水大多以冰的形式存在的火星,又离得太远,就算地下可能有液态水,表面环境也很难让生命存活。

只要行星在这个区域里就一定有生命,不在就绝对没有。很多人觉得宜居带就是这样的生死线。但实际情况要复杂得多,行星自身的条件往往能打破位置的限制。凭借浓厚的大气层产生强烈的温室效应,锁住足够的热量,有些行星虽在宜居带之外也能做到,让表面温度保持在适宜的范围。行星的宜居性能大大提升,得益于地质活动释放二氧化碳调节气候,以及足够的质量留住大气层。

恒星本身也在变化,宜居带自然不是固定不变的。宜居带的位置和范围会跟着调整,因为恒星从诞生到衰老,亮度和温度会慢慢改变。地球现在的宜居环境可能会被破坏,因为10亿年后左右,太阳亮度会持续提升。说不定原本寒冷的火星,会成为新的潜力股,它会进入宜居带。但转念一想,10亿年后的人类文明不知道已经发展到什么程度,我们早就不需要局限在行星表面生活也未可知。

超过5800颗太阳系之外的行星,自1995年人类第一次发现系外行星以来已被确认。一种叫掩星法的方式,常被天文学家用来寻找它们。行星从恒星前方经过时,会挡住一点点恒星的光,科学家通过捕捉这种光的变化,就能发现行星的存在,还能估算它的轨道距离,判断是否在宜居带内。有些系外行星被称为超级地球,质量比地球大,却是岩质结构,还刚好位于宜居带内,这些行星成为科学家寻找地外生命的重点关注对象。

宜居带确实为人类寻找地外生命指明了重要方向,让我们在浩瀚宇宙中不必盲目摸索。它的局限也很突出,这个概念的提出完全基于地球生命的生存标准,默认液态水是生命存在的必要条件。我始终有个疑问,宇宙这么大,说不定存在着完全不同的生命形式,不需要水,也不需要我们认为适宜的温度,可能靠恒星辐射或者行星内部的能量就能生存。我们总习惯用自己的生存逻辑去定义宇宙生命,这种局限或许正让我们错过了很多可能存在的生命迹象。

而且,一颗行星就算在宜居带内,也不代表它一定适合生命居住。恒星发出的强烈辐射会直接照射到表面,任何生命都难以承受,如果这颗行星没有大气层或者磁场。所以科学家评估行星宜居性时,会综合考虑位置、大气层、磁场、地质活动等多种因素,不会只看是否在宜居带内。

那些被我们判定为不宜居的行星上,会不会存在着我们无法理解的生命形态?深海里的生物能在高压、黑暗、低温的环境中存活,沙漠里的生物能适应极度干旱,宇宙中的生命或许也有着远超我们想象的适应能力。人类基于现有认知划定的参考线,正是宜居带,它帮我们找到了很多值得深入研究的目标,却不能成为判断生命是否存在的唯一标准。