楊洋

人類目前為止只知道地球上有生命的存在，但其他與地球條件類似的行星上是否也有類似地球的生命?科學家相信：在宇宙中凡是具有生命誕生條件的天體上，都有可能出現(xiàn)生命。哥白尼的理論告訴我們，我們的地球只不過是一個典型的行星系中的一顆典型的行星而已，毫無特別之處。所以要想找到地外生命，第一步是尋找與地球類似的“宜居行星”?？茖W家利用開普勒天文望遠鏡尋找的，是一個個跟我們地球世界差不多大小，在與地球差不多的繞恒星軌道上運行的“宜居行星”，這樣行星上的溫度變化也會與地球類似。

不久前，美國宇航局已經(jīng)借助開普勒望遠鏡確認首顆位于太陽系外、處于“宜居帶”內(nèi)的行星。這顆被命名為“開普勒-22b”(Kepler-22b)的行星體積約為地球的2.4倍，表面溫度約為70華氏度(相當于21℃)，這是適宜生物生存的溫度，此外，這顆行星上還可能有液態(tài)水。這是目前被證實的從大小和運行軌道最接近地球形態(tài)的行星，它也像地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)一樣每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星。也許你會問，“開普勒-22b”是“宜居行星”嗎?如果找到了“宜居行星”，那么距離找到宇宙中的另一個“地球”還有多遠呢?

“宜居行星”要滿足

哪些條件呢?

首先，宜居行星必須是類地行星。太陽系有兩類行星：一類叫類地行星，一類叫類木行星。類地是具有巖態(tài)表面，而類木呢，是氣態(tài)表面。對于地球生命來說，類木行星不適宜居住，因為它是氣態(tài)的，生命沒有落腳點。目前科學家還不確定“開-普勒-22b”這顆行星的組成主要為巖石還是氣體或液體，因此不能確定它就是類地行星。如果它不是類地行星，就更談不上是“宜居行星”。

其次，這個行星必須與地球大小相似。如果行星太小，不僅會因為引力太小而使大氣四散逃逸，而且還會留不住足夠的水。同樣，行星太大了也不行，因為太大的行星會把過多的氫氣、甲烷和氨氣留下來，同樣使生命無法誕生或生存。

第三，它必須是在宜居帶附近的行星。

我們知道，決定地球表面溫度的一個重要因素是地球到太陽的距離。距離太近，水會立即蒸發(fā)；反之，距離太遠，水又會結(jié)冰。太陽系共有8顆行星，只有地球上存在宜人的氣溫，使水能以液態(tài)形式長期存在于地表之上。根本原因在于，地球到太陽的距離既不太近，也不太遠，接受到的太陽輻射剛剛好，在它的表面才會有液態(tài)水存在。在行星科學中，這個距離范圍稱為“宜居帶”。天文學家計算的結(jié)果表明，如果地球的軌道比現(xiàn)在的實際軌道只要小5％的話，那么在地球形成的早期階段，就會發(fā)生無法控制的溫室效應，就像現(xiàn)在金星上那樣，地球上的溫度會將所有的海洋都蒸發(fā)干凈。如果地球離太陽的距離再大1％，那么地球上早在20億年以前，就會發(fā)生無法控制的冰川作用，就像現(xiàn)在的火星那樣，使所有的海洋全部凍結(jié)起來，地球上的溫度將會處在-50℃。在那樣的環(huán)境中，是不可能演化出任何生物來的?！耙司訋А敝感行蔷嚯x恒星遠近合適的區(qū)域，在這一區(qū)域中，恒星傳遞給行星的熱量適中，行星既不會太熱也不太冷，在這一溫度可能有液態(tài)水?！伴_普勒-22b”圍繞著一顆類似于太陽的母恒星旋轉(zhuǎn)，這顆恒星發(fā)出的光比太陽光弱大約25％，因此那里的宜居帶要比太陽系里的宜居帶更靠近恒星一些。而在另一方面，“開普勒-22b”到母恒星的距離又比地球到太陽的平均距離近了大約15％，恰好使它舒舒服服地落在了宜居帶中。因此，如果新行星的性質(zhì)與地球相似，液態(tài)水就可以在那顆行星的地表上長期存在。

“宜居行星”不一定“宜居生命”

但僅僅滿足上述條件，所謂的“宜居行星”就一定滿足有生命的條件嗎?答案是否定的。即使人類找到“宜居行星”，這顆行星的自轉(zhuǎn)角度是多少?擁有怎樣的大氣?表面由什么物質(zhì)構(gòu)成?是否擁有類似地球的陸地和海洋?還是無從得知。一些科學家認為，我們的地球生命存在的環(huán)境是由許多偶然巧合形成的，存在太多的不確定因素，因此生命將是極其不尋常的現(xiàn)象。假如下面所述的事情有一件發(fā)生了，地球上將沒有生命。

地球為什么得天獨厚?

1.假如太陽壽命不夠長

太陽自誕生以來已經(jīng)過了46億年。這樣長的時間足夠生命的誕生和進化。今后大約50億年，太陽還能夠穩(wěn)定發(fā)光。如果太陽的壽命不夠長，很快就會發(fā)生“超新星爆炸”而毀滅，那么在太陽周圍的行星上自然不會有足夠的時間誕生出生命。

2.假如地球自轉(zhuǎn)軸的傾角不是23.4°

地球有溫和的季節(jié)變化，多虧了自轉(zhuǎn)軸有23.4°的絕妙傾角，確保了地球E即使是在最寒冷的極地和最炎熱的沙漠之間也不會存在太過極端的氣溫差。如果地球的自轉(zhuǎn)軸沒有傾角或者傾角小于50時，赤道區(qū)域?qū)⑹桩斊錄_受到來自恒星強烈光照，兩極地區(qū)由于缺少光照變得更加寒冷，溫度不呈現(xiàn)季節(jié)性起伏，這種情況將使地球跌入世界末日：赤道異常高溫，而兩極卻天寒地凍。

3.假如沒有木星這個龐然大物的保護

地球的外側(cè)有一個巨大的木星，其質(zhì)量是地球的300多倍，而體積則是地球的1300多倍。就是把太陽系中其他大行星的質(zhì)量加在一起，還不到木星的一半，若與地球相比，它確實是個龐然大物。恰恰就是這個龐然大物，像一個天然的屏障一樣，以其巨大的吸引力，吸走了許多本來應該撞到地球上的大大小小的天體。有人計算的結(jié)果表明，如果沒有木星的保護，地球遭受外來天體撞擊的次數(shù)就會大大增加。據(jù)科學家研究證明，數(shù)億年前，來自太陽系邊緣各個方向的較大彗星有許多朝向地球運行，但是它們均被木星所抵擋，使得地球上的生命保存至今。

4.假如地球自轉(zhuǎn)速度太慢

假如地球的自轉(zhuǎn)速度比現(xiàn)在慢，結(jié)果怎樣?我們假定地球一年只自轉(zhuǎn)一周，也就是地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)一次，地球也正好自轉(zhuǎn)一次。在那種情況下，地球總是以其特定的一側(cè)半球朝向太陽，永遠是白天，而另一側(cè)半球則總是背向太陽，永遠是黑夜。永遠是白天的半球，液態(tài)水迅速蒸發(fā)，不久就會完全消失。蒸發(fā)的水隨空氣流動到黑夜一側(cè)半球。由于這里氣溫低，到這里的水蒸氣會變成雪降落到地面。降下的積雪不會融化，不久便會成為冰川。那樣的地球，結(jié)果白天半球為一片沙漠，而黑夜半球到處是巨大的冰川。

5.假如沒有月球

本來，地球自轉(zhuǎn)軸的傾角也有很大變動，不過地球有些特殊，它的近旁有一個異乎尋常大的月球，月球半徑是地球半徑的27％(1738千米)，同太陽系的其他行星的衛(wèi)星比較起來，地球的這個衛(wèi)星的大小相對于母行星大小的比例確實大得異乎尋常。多虧有這樣一個大衛(wèi)星，地球自轉(zhuǎn)軸傾角的變動幅度才被限制在正負1°的范圍以內(nèi)。地球自轉(zhuǎn)軸的傾角不穩(wěn)定會使其氣候頻繁變化，環(huán)境自然要比現(xiàn)在地球環(huán)境惡劣得多。

6.假如地球上的大氣中沒有氧氣

地球的大氣中有約20％的氧氣，而火星或金星的大氣基本上不含氧氣，僅從這一點看，地球也是非常特殊的行星。地球大氣存在氧氣，是植

物和藻類等生物進行“光合作用”的結(jié)果。據(jù)推測，最早產(chǎn)生氧氣的生物是一種叫作藍藻的原始細菌。關于藍藻出現(xiàn)的年代目前尚不能確定，但是知道大氣中氧氣濃度是在22億年前開始急劇上升。22億年前，那正是地球從被冰層完全覆蓋的“雪球地球”狀態(tài)解脫出來的年代，這個狀態(tài)一結(jié)束，地球大氣的氧氣濃度立即急速上升?？茖W家解釋了出現(xiàn)這種現(xiàn)象的理由：在地球完全被冰川封閉起來的時期，太陽光無法到達冰層的下面，自然基本上不會有光合作用。不過，在那段時間，會從深海的熱液噴口源源釋放出一類營養(yǎng)物質(zhì)，因此海水中應該含有豐富的營養(yǎng)。所以，冰層一旦融化，原來零星活下來的那些藻類便能夠得到豐富的營養(yǎng)快速進行大量繁殖，活躍地進行光合作用，從而導致氧氣濃度急速上升。地球就這樣變成了一個含有大量氧氣的行星。有了氧氣，生命才得以擴張到陸地。大氣中的氧氣產(chǎn)生臭氧層，保護生命不受紫外線的傷害。

7.如果地球沒有磁場

太陽不僅發(fā)光，還在不斷地向外輻射粒子(主要是質(zhì)子)，太陽發(fā)出的這種粒子流叫作“太陽風”。太陽風對生命有害，還能夠吹散行星的大氣。太陽風如果直接來到地球，地球很可能就維持不住現(xiàn)在這種適宜生命活動的環(huán)境。地球磁場為生命提供了安全保障。假如沒有地磁場，從太陽發(fā)出的強大的“太陽風”，就不會受到地磁場的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下，地球的大氣成分可能不是現(xiàn)在的樣子，生命將無法存在。

8.如果地球大氣二氧化碳太多或太少

大氣中的二氧化碳，不僅通過溫室效應，將太陽輻射到地球上的熱量保存在地球表面，而且，也許更加重要的是，二氧化碳還作為必不可少的原料參加了光合作用，從而為一切生命的生存提供了必不可少的物質(zhì)基礎。但是二氧化碳也是一把雙刃劍，如果大氣中的二氧化碳太多，就會導致過于強烈的溫室效應，從而使地球表面的溫度過高而摧毀一切生命存在的基礎。二氧化碳太少呢，又會導致太陽照射到地表的熱量大量散失，結(jié)果就會使溫度降到冰點以下，液態(tài)的水都變成了固體的冰，同樣會扼殺了一切生命。

9.假如地球地殼太薄或太厚

地球是怎樣保持了適當?shù)亩趸嫉暮磕?這樣一種調(diào)節(jié)氣溫的機制之所以能夠發(fā)揮作用，是因為覆蓋地球表面的“構(gòu)造板塊”在緩慢運動。地球不斷有火山活動，它們發(fā)生在板塊俯沖和海底洋脊等各個地點。正是這些不斷的火山活動向大氣提供了二氧化碳。如果火山活動停止，斷絕了二氧化碳的來源，那么大氣中的二氧化碳經(jīng)過數(shù)十萬年就會被全部消除，到那時地球就會完全凍結(jié)。因此，地殼的厚度是非常重要的，如果太厚，地殼會把大量的氧氣聚斂起來，以氧化物的形式固定在地表之下而使地球大氣缺氧。但是，如果地殼太薄，過多的火山活動和構(gòu)造運動會破壞生命存在的物質(zhì)基礎。

我們的地球如果不滿足以上任何一條，都不可能出現(xiàn)生命。這么多偶然的因素湊在一起，才使地球具有了生命演化和生存的條件。地球的得天獨厚是偶然性嗎?我們相信，在宇宙中，凡是具有生命誕生和繁衍所需要條件的天體上，都可能出現(xiàn)生命，因此生命不是地球所獨有的。但是，對照地球，我們發(fā)現(xiàn)在另一個星球上要出現(xiàn)生命是多么不容易的事情。

【責任編輯】蒲暉