事实如此浪漫

打开你的心扉,看看“像地球”的星球是什么样的

沙漠星球
“沙漠行星”可能是寻找外星生命的地方吗?

Y“你站在沙质平原上,头顶上闪烁着蓝白色火花的刺眼冷光,有节奏地持续着。光点看起来就像一颗遥远的恒星,但每一道闪光都会在你内心激起一种令人不安的刺痛感,暗示着频闪的光源不知怎么就在附近,一定是这个荒凉世界的萎缩的太阳。没有实质性的氛围来保护你远离真空,当你崩溃并开始失去意识时,你会感到奇怪的脱节。当你的视力逐渐变黑,你感觉到舌头上的唾液在沸腾,你注意到几缕淡蓝色的电离原子从x射线咝咝作响的你脸上的皮肤上升华出来。

你裹在宇航服里,漂浮在星际空间的虚空中,这时你感到一种不熟悉的感觉,一种温柔的、持续的拉力在你的脚底上。你正在下降。往下看,一个巨大的圆形阴影遮住了下面的星星。尽管有天文上的困难,你还是被一个游走在恒星之间的自由世界的引力捕获了。当你以更快的速度朝漫游者若隐若现的表面坠落时,表面的细节会变得更加清晰,在撞击前不久,你会瞥见参差不齐的岩石悬崖从一个结了冰的海洋的扇形、陨石坑外壳上升起。你的碎片在地表冻结。

你在狂风肆虐的海洋上上下浮动。温暖的咸水从一个地平线延伸到另一个地平线,笼罩在粉红色烟雾的阴暗天空下。当你踢踢踢打以保持漂浮状态时,你的四肢会碰到一团团、细丝和灰紫色胶状的垫子——巨大的细菌菌落。微生物黏液堵塞了表面,并一直延伸到你能看到的深处。你喘不过气来,但厚厚的空气中没有氧气来支撑你,只有腐烂的生物质散发出的恶臭。不一会儿,你就消失在汹涌的波涛之下。

现在,你可能在想,除了以可怕的死亡告终之外,这些可怕的、投机性的场景还有什么共同点。答案是,所有这些行星环境都可以被称为“类地”,这取决于所使用的假设。这可能会让人感到惊讶,尽管宣告另一个世界与我们的世界非常相似具有潜在的历史性质,但“类地”到底是什么意思,并没有标准标准尝试创建它们不可避免地要与主要的假设和不确定性作斗争。(上周我写了一篇更详细的文章,说我们对一些类地行星实际上所知甚少:”哈哈哈镜子地球”)。

我怀疑“类地”一词最有用的解释是类似于著名的对淫秽的主观定义:当我们看到它时,我们就会知道它是什么。

如果你对“类地行星”的定义仅仅是围绕恒星运行的岩石行星,那么这个世界第一个场景符合所有这些标准。这是一颗脉冲星行星,就像20世纪90年代首次确认的太阳系外世界一样。世界在第二个场景更像地球——它是一颗岩石行星,有丰富的地表水。几乎所有的水都恰好冻结成冰,因为这颗行星不再绕恒星运行,也不再从恒星吸收能量。这样的自由浮动的“地球尺寸”的世界可能在整个宇宙中都很常见,当一颗小行星太靠近像木星这样的巨大行星后,被弹射出它的母系时就会产生。有温暖的温度,液态水的海洋,保护性的大气层,显然还有某种形式的原生生命,这个世界最后的场景是这三个星球中最不陌生的一个,尽管它仍然很怪异。它实际上是我们自己的地球,大约30亿年前,在复杂的多细胞生物和含氧光合作用的主导地位出现之前,那时的生命大多是水生的,缺氧的,单细胞的。事实上,考虑到地球存在的四分之三的时间都是在原始缺氧状态下度过的,这个古老的环境可以被认为比我们现代的含氧世界更“像地球”,尽管当然没有人能在那里生活。

T使用“类地”一词的动力完全源于其不可否认的公关吸引力:每个人都喜欢想到有其他像我们一样的行星。但这种方法也有风险:如前面的例子所示,如果这个术语的定义太宽泛,它可能会产生误导或几乎没有意义。如果它变得太窄,甚至地球本身有时也不会被认为是“类地行星”,对熟悉的行星的搜索似乎将永远注定失败。任何一种极端都会让人们失望和困惑,可能会降低人们对系外行星搜索的兴趣和支持,这是我已经看到的前景之前写过

然而,“类地行星”更大的问题可以说是一个科学问题。即使把我们自己限制在能够支持像我们这样的生命的行星上,不断涌现的行星多样性也清楚地表明,把我们的搜索限制在“类地”的地方弊大于利。最明显的例子可能是传统定义的恒星周围可居住带的边界。宜居带的内缘是由恒星发出的光会使行星温度升高,从而使地球的水分蒸发到太空中所决定的;因为我们知道生命需要水,一个星球失去了所有的水将变得不适合居住。对于实际的地球来说,这条内缘被保守地认为只在我们当前轨道的几个百分点内。因此,围绕其他类太阳恒星运行的小的、岩石的世界,比这一边界更近,通常不被定义为“潜在宜居”。

然而,最近研究建议如果这些行星是超自然的“沙漠世界”,水比地球少得多,那么它们就可以在离类太阳恒星更近的地方,也就是金星轨道的深处,保持宜居状态。这是因为水蒸气表现出一种自我强化的温室效应:更高的温度促使更多的水蒸气进入空气,而空气温度又进一步升高,将更多的水蒸气推向天空。在这个有争议的新观点中,地球上生命的关键特征——丰富的水——却自相矛盾地降低了它的宜居性。相反,一个只有极少量水的沙漠世界可能被认为更适合居住,因为它仍然可以保持它的水,从而一些可以想象的生物圈,更接近一颗恒星。类似的违反直觉的结论适用于适居带的外缘,被定义为所有地球上的水会冻结:如果一个小岩石世界是绝缘的气氛下更强比地球的温室效应,这可能圆类太阳恒星过去木星的轨道,但仍然保留一些表面的可居住性。

还有更多的物理因素,比如轨道结构和行星组成,可能会让一颗行星比我们的更不像地球,但更适合生命存在。此外,在任何有生命存在的世界上,生物圈及其行星环境的共同进化对可居住性有额外的二级影响,这是不容易预测的,正如我们在地球从缺氧的黏液世界到我们今天熟悉的星球的明显转变中所看到的。

因此,在对太阳系外生命的广泛搜索中,我有时怀疑对“类地生命”最有用的解释也是最模糊的,类似于前美国最高法院法官波特·斯图尔特著名的主观看法淫秽的定义我们看到的时候就知道了。

在我的下一篇博文中,我将讨论我们如何在未来看到遥远的、可能宜居的行星,并准确测试它们与地球的相似程度。


李·比林斯(Lee Billings)是一位居住在纽约市的自由撰稿人。50亿年的孤独,他关于寻找类地系外行星的书,将于今年10月由Current/Penguin出版。


加入讨论