這是阿波羅航天員拍攝的地球從月球的地平線上升起的照片。太空中那蔚藍色的星球是如此與眾不同,如此生機勃勃,如此彌足珍貴
如果是短期登陸探訪,有很多太空探索的目的地可供人類選擇,因為密閉的登陸艙和厚重的宇航服可以保護我們。但如果要移居到另一顆星球,這就要求找到一個適宜人類長期居住的天體,這個天體必須具備更為苛刻的條件:
首先,要有大氣層的保護。以地球海平面的大氣壓力為1個標準大氣壓為標準,醫(yī)院里的高壓氧氣治療為1.4個大氣壓,珠穆朗瑪峰頂約為0.41個大氣壓。如果系外行星的大氣太稠密或太稀薄,人類的心肺功能都將難以承受。如金星表面是90個大氣壓,連載人登陸都無法實現(xiàn),更不可能適合人類生存了。
除大氣壓外,還要擁有合理的大氣成分和比例。地球大氣的主要成分是氧氣和氮氣,而且要符合一定比例。氧氣含量過高,人會發(fā)生“醉氧",過低則會缺氧。但是,目前的探測手段還難以確定系外行星是否擁有大氣層,更難以判斷大氣成分。從太陽系的經(jīng)驗分析,土衛(wèi)六的大氣是氮氣和甲烷,木衛(wèi)二為純氧,金星大氣主要為二氧化碳,可能大多數(shù)系外行星的大氣成分主要為氮氣、甲烷、二氧化碳等,根本不適合人類生存。除了氧氣,地球大氣層中的微量氣體也發(fā)揮了很大作用,比如臭氧過濾掉了對人類危害大的紫外輻射。系外行星如果沒有臭氧層,人類患皮膚癌的概率將大大增加。
其次,要有液態(tài)水和適宜的溫度。水是生命之源,根據(jù)地球的經(jīng)驗,生命的存在離不開水。有了水,才有可能形成生態(tài)系統(tǒng),人與生物圈才能形成相互依賴、不斷進化的生態(tài)系統(tǒng),否則人類單獨是難以長期生存的。實際上,現(xiàn)有科技手段還無法證實系外行星上是否有液態(tài)水,只能根據(jù)系外行星與恒星之間的距離來估算行星上的溫度,并根據(jù)溫度范圍推斷是否有液態(tài)水的存在,并非探明真的存在液態(tài)水。即使系外行星與恒星的距離位于宜居帶內(nèi),也并不能保證行星表面具有適宜的溫度。行星大氣層的密度和成分將顯著影響行星表面的溫度。
根據(jù)達爾文的進化論,生命的演化需要經(jīng)歷漫長的歷史。太陽作為太陽系的母恒星,是一顆中等質(zhì)量的恒星,人類預測其壽命大約100億年?,F(xiàn)在太陽的演化已經(jīng)過去約50億年,地球的形成已歷經(jīng)了46億年。地球誕生后8億年才出現(xiàn)簡單的生命,而人類的出現(xiàn)則不過250萬年。換言之,太陽系誕生約50億年后才繁衍出高度發(fā)達的文明。在宇宙中,如果母恒星的質(zhì)量太大,其壽命就會比較短,它的行星就會來不及在母恒星的“有生之年"演化出相對復雜的生命。
再次,適宜居住的系外行星必須有一個巖石質(zhì)的表面,讓人類可以繼續(xù)生活在陸地上。由于系外行星的質(zhì)量越小就越難觀測到,所以早期發(fā)現(xiàn)的系外行星大多是木星那樣巨大的氣液態(tài)行星,并不適合生命生存。適宜居住的還要有一個的磁場,可以屏蔽來自恒星和恒星際的高能帶電粒子;這些行星必須已經(jīng)演化到了中年階段,內(nèi)部能量的釋放比較溫和,因為處于演化早期的年輕行星往往會狂暴地釋放內(nèi)部能量,地震和火山爆發(fā)的強度和頻度太大,人類在這些自然災害面前的生存機會將十分渺茫。
后,系外行星所屬的恒星的能量釋放要比較穩(wěn)定,否則人類在恒星爆發(fā)的超級帶電粒子風暴面前只能坐以待斃。行星系統(tǒng)要已經(jīng)演化到晚期階段,大量的小天體碎片已經(jīng)被大的行星吸積,行星際空間逐漸清朗,可以大大降低行星被小天體撞擊的幾率。
總之,人類之所以能在地球上生存,是因為地球穿了幾層保護人類的防護衣。*層是磁場,它屏蔽了大量高能帶電粒子,保護我們免受高劑量輻射的傷害;第二層是大氣層,它提供了人類呼吸所需的氧氣和植物生長所需的二氧化碳,其中的臭氧又過濾掉對人體有害的紫外線;第三層是水圈,水作為載體,促進了地球各圈層之間的物質(zhì)循環(huán)和生物的新陳代謝。 鄭永春,中國科學院國家天文臺首屆香江學者,中國科學院青年創(chuàng)新促進會*會員,國家科普專家 |
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