10.05 什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

對地球早期陸地生命的研究表明,宜居行星和衛星需要水和適中的溫度,因此不能太接近它們的宿主恆星。例如,在太陽系中,金星和火星之間有適宜居住的地帶。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

比金星近的行星太熱太乾燥,無法維持生命。比火星更遠的行星非常寒冷,整個星球都是一團冰,不允許任何生命居住在其中。因此,尋找太陽系外生命的宜居帶首先取決於宿主恆星(太陽型恆星)的溫度。

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其次,取決於地球的大氣層,如果地球上有很多像二氧化碳這樣的吸熱溫室氣體,地球可以遠離它的宿主恆星。也希望恆星將有一個由氣體和塵埃組成的磁盤,地球將會有一個穩定的長期的氣候和適當的化學成分的比例,和,地球磁場保護它免受致命的高能粒子從其他恆星空間。對於地球大小的行星來說,生命可能還需要一顆巨大的行星當“引力真空吸塵器”,為地球大小的行星掃清道路,以避免像1994年蘇梅克-列維彗星撞擊木星那樣的宇宙衝擊事件。此外,為了確保生命的起源和生存,居住區必須在地質時間尺度上持續適宜居住。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

什麼是“可居住地帶”?它是生命可以生存的地方。在地球表面有生命,在溫暖的地殼下有生命,在寒冷的冰山上有生命,可以想象在地球之外有生命,科學家推測它們可能在類地行星上。換句話說,在一個完全發達的地球-球體行星上,一定有適合生命居住的區域。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

“宜居帶”一詞最早出現於1959年,但直到1992年才得到詳細解釋。宜居帶是恆星周圍的空間區域,在這個區域,液態水可以存在於行星表面。在太陽系中,宜居帶位於金星和火星之間,既不太熱也不太冷。

對地球早期陸地生命的研究表明,適宜居住的行星和衛星需要水和適中的溫度,因此它們不能離宿主恆星太近。但是你不能離你的星球太遠。像冥王星這樣的矮行星太冷了。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

首先,宜居帶的位置取決於主星的溫度。主星溫度越高,宜居帶的位置就越遠越寬。其次,取決於地球的大氣層,如果地球上有很多像二氧化碳這樣的吸熱溫室氣體,地球可以遠離它的宿主恆星。也希望恆星將有一個由氣體和塵埃組成的磁盤,,地球將會有一個穩定的長期的氣候和適當比例的化學物質,和,地球磁場保護它免受致命的高能粒子從其他恆星空間。對於地球大小的行星來說,生命可能還需要一顆巨大的行星充當“引力真空吸塵器”,為地球大小的行星掃清道路,以避免像1994年蘇梅克-列維彗星撞擊木星那樣的宇宙衝擊事件。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

為了適應生命的起源和生存,宜居帶必須在地質時間尺度上連續適宜居住。因此,天文學家認為只有低質量的主序恆星(年長的、中年的恆星)才是適宜居住行星的候選者。和太陽一樣,主序恆星的壽命約為100億年。但是恆星不是靜止的。隨著它們的進化,它們會變老,隨著它們變老,它們的亮度通常會增加,將宜居帶向外推。在極端的情況下,整個宜居區將擺脫其恆星(在太陽系,適居帶移動0.95到1.15 au,從地球到太陽的距離,一個非盟= 1.5億公里),導致不幸居住的星球上的所有生命。然而,在恆星生命的大部分時間裡,可能存在適合居住的地帶。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

在20世紀下半葉,科學家對宜居帶的認識有了很大的飛躍。科學家在該地區被視為生命發現了一些超級喜熱的微生物,117℃附近生活在海底熱液噴口,從火山口的物質生活,他們可以抵抗高壓和強腐蝕性酸,可以忍受高劑量的輻射。科學家們還在幾米深的溫暖地殼下和冰冷冰山的頂部發現了各種原始生命,包括超嗜熱生物。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

與呼吸氧氣的生物體不同,超嗜熱生物不需要有機分子或陽光來獲取能量。相反,它們是通過暫時的新陳代謝來維持生命的,這讓科學家們有了一個想法:除了傳統的可居住帶,任何液態水都可以維持生命。如果一顆巨大的行星有大量的內部熱量,它不需要靠近它的恆星來支持沒有光的生命。

即使所有這些條件都得到滿足,要想在合適的軌道上發現地球大小的行星,也需要仔細研究新世界的可居住帶。由於系外行星距離地球如此之遠,以至於地面望遠鏡無法觀測到一米大小的物體,這項任務就落到了太空科學家的肩上。太空科學家正準備向太空發射大型太空望遠鏡,如歐洲航天局的達爾文和美國宇航局的全球探測器。

另一種尋找太陽系外宜居地帶的方法是尋找外星文明,這些文明利用地面上的射電望遠鏡來監聽來自“外星人”的無線電信號。

什麼是宇宙中的宜居帶?人類可以用自己標準去“定義”嗎?

這項研究計劃從1959年開始,一直持續到20世紀60年代初。最早的天體之一是一顆年輕的類太陽恆星,被稱為eridanus星座的年輕恆星,距離我們10.5光年。在200個小時的過程中,科學家們聽到了8個強脈衝無線電信號。“這不是外星人發出的信號嗎?”科學家們為此興奮不已:“外星人可以向我們的地球發送無線電,一定有高度的文明。”然而,這些信號並非來自“外星人”,而是來自地球上一個軍事基地的雷達測試。

外星人發射無線電波的消息尚未得到證實,但科學家們對觀測天王星及其衛星並沒有失去興趣。早在十幾年前用巨型望遠鏡拍攝的照片顯示,這顆行星只有在人們看到它像喝醉酒的人在“搖晃”時才會如此有趣。以這種方式運動的恆星通常被隱藏的行星所包圍,這些行星利用引力將其主星拉向前方。據計算,它周圍行星的質量大約是木星質量的1.5倍,環繞它的週期是7年。它是一個巨大的氣體。哈勃的觀測進一步揭示了行星軌道上的一個氣體/塵埃盤。這表明行星是由氣體/塵埃盤構成的物質。


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