在太宇宙中,真的可能沒有像地球一樣的星球

在太宇宙中,真的可能沒有像地球一樣的星球

很少有科學課題像太陽系外行星的發現那樣受到如此多的關注, 那些尚未見過的世界,在我們自己的太陽之外的光年。為了瞭解宇宙中是否只有我們,天文學家們正在梳理遙遠恆星的微妙抖動和週期性暗淡:這表明一顆行星雖然過於微弱,無法在望遠鏡中直接看到,但它仍然存在。

比木星更大的巨行星是第一批被發現的,它們在幾天的瘋狂軌道中繞著附近的恆星轉。它們的巨大質量創造了最大可能的恆星擾動。但但是自從我們發現了第一顆外行星的20年以來,焦點已經從巨行星轉移到了更像地球的世界。

“類似地球”對不同的人有不同的含義。天文學家傾向於關注他們可以自信地測量的三個特徵:半徑、質量和軌道。類地行星半徑是從恆星的最大暗度推斷出來的,因為行星會遮住一小部分光線,而質量則可以從恆星晃動的程度來計算。軌道參數必須將行星置於“可居住區域”內,液態水可能在行星表面或附近持續存在。越來越多的發現:開普勒186 f,開普勒438 b,開普勒452 b(全部由開普勒太空望遠鏡的數據識別),接近這些天文限制。幾乎每月的頭條新聞展示著迄今為止最像地球的行星。

在太宇宙中,真的可能沒有像地球一樣的星球

那些令人眼花繚亂的文章通常沒有提到半徑、質量和軌道本身是地球潛在的行星孿生兄弟的一個很差的指標。缺少的是化學指標。來自遙遠恆星的可見光,用普通望遠鏡很容易獲得的數據,這些天體的化學成分差別很大。有些恆星比我們的太陽含有更多,或更少的鎂、鐵或碳。這些關鍵的差異很可能在某種程度上反映在它們的同伴行星的構成上。

元素比率很重要。礦物學家和地球化學家最近的研究表明,即使在組成上的微小差異也可能使一個星球不適合生命存在。如果鎂含量過高,那麼板塊構造--生命營養循環必不可少的引擎,就無法啟動。鐵太少,行星無法形成磁場,這是保護生命免受致命宇宙射線的必要條件。水、碳、氮、磷太少,生命就會失敗。

那麼找到另一個地球的可能性有多大呢?由於有十多個關鍵的化學元素,複製所有關鍵成分參數的可能性很小,也許只有百分之一或千分之一的“類似地球”的行星在組成上與地球相似。儘管如此,根據保守估計,在半徑、質量和軌道上與地球相似的行星有10^20顆,無數的世界與我們自己的星球相似。

在太宇宙中,真的可能沒有像地球一樣的星球

但是,偶然發現一個在各個方面都和我們一模一樣的人(雙胞胎除外)-穿著相同,有相同的職業和愛好,使用完全相同的特殊短語和肢體語言,會有點令人毛骨悚然。同樣的方式,我想我們會對發現一個克隆行星也感到不安。

但別擔心,這不會發生的。以地球的礦物學為例。我們最近的研究表明,雖然地殼中充滿了任何可能的太陽系外行星共有的礦物,但大多數礦物物種都是稀有的。在另一顆類似地球的行星上覆制礦物學細節幾乎是不可能的。如果地球的無生命礦物學在宇宙中是獨一無二的,那麼地球的生物學肯定是更加獨特的。因此,當我們滿懷信心地尋找更多的“類地行星”時,我們同樣可以確信,地球只有一個。


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