地球真有我們想像得那麼特殊嗎？-今日頭條

導語：是哪些因素使得地球適宜生命生存？看完可不要吃驚哦。

今年夏天，深空氣候觀測衛星（DSCOVR）拍攝到了這張地球的迎光面。這顆漂亮的藍色星球雖然適宜生命生存，但它或許並沒有那麼特殊。

攝影：美國宇航局

撰文：Maya Wei-Haas

或許地球並沒有那麼特殊。「我們本可以輕鬆地站在金星上進行這次談話的。」研究行星形成的地質學家Mark Jellinek說道。

我想像自己站在金星由溫室氣體構成的厚厚大氣層下，塵土飛揚的星球表面讓人酷熱難當。那裡的高溫連鉛都能夠融化。當然，人們常常認為金星和地球是最為類似的行星：體積、組成以及與太陽的距離都差不太多。不過，「輕鬆」這個詞似乎稍嫌誇張。

也許沒那麼誇張。賴斯大學的行星科學家Adrian Lenardic在最新研究中表示，如果我們重啟太陽系形成時的那次「實驗」，似乎只需對早期環境（例如內熱、氣候和含水量）稍作改變，就將完全改變行星的歷史。

或許讓歷史重演一次，有生命存在的星球就變成了金星而不是地球，或者兩個星球上都沒有生命存在。畢竟科學家如今已經認識到，我們之所以擁有如此溫和的氣候，並非僅僅是由於地球環繞太陽公轉的絕佳距離。我們不能忽視地球的歷史：「它是如何到達現在的位置，如何形成，如何隨著時間而演化。」Lenardic解釋道。

英屬哥倫比亞大學的Jellinek在《自然地球科學》期刊上表示，地球的轉折點可能是一段遭受隕石猛烈撞擊的時期。這些撞擊有助於去除地球表面能夠產生熱量的放射性元素，使地球冷卻，同時啟動地球內部的「溫度調節器」，也就是我們所說的板塊構造體系。

宜居性也不是永遠不變的。

在火星上發現的河道及乾枯的湖床表明，這顆如今滿是灰塵的行星很久以前曾經富含水分。也許，那些水中曾經就有生命存在。誰知道呢？「或許金星曾經在很長一段時間內非常宜居。」Lenardic說道。

那麼，關於宜居行星的最新「配方」是什麼呢？答案或許會讓你大吃一驚。

金星在體積以及與太陽的距離上和地球相當，使其成為了與地球最相似的行星。但和我們地球不同，金星表面溫度高達470攝氏度。

攝影：美國宇航局

大小距離要適當

科學家長期以來一直認為，要想擁有類似地球這樣的動植物組成，行星必須位於宜居地帶，也就是與恆星距離適當的「金鳳花區域」。位於該區域的行星氣候溫暖，擁有流動的液態水。

「從某種程度上來說，沒人對此持有異議。」Lenardic說道。這個邏輯非常直觀：行星距離熾熱的恆星過近，就會被燒成灰燼；距離太遠的話，又會變成冰凍星球。

但事實要更為複雜。例如：宜居地帶應該距離恆星多遠？這取決於恆星的溫度。

其次是行星大小的問題。Cowan表示，體積太小的話，大氣就會逃離重力的束縛，逸散到太空中；體積太大的話，大氣層又會變得太厚和「膨脹」，可能成為海王星和天文星那樣的冰凍巨行星。

美國宇航局的開普勒望遠鏡發射於2009年，目標是尋找宜居星球。麥吉爾大學的行星科學家Nick Cowan稱，來自開普勒望遠鏡的發現表明，半徑在地球1.5倍以內的行星可能是宜居的。

在開普勒望遠鏡確認的1030顆行星中，只有極少數同時符合大小與距離的金鳳花標準，Kepler 452b可能是其中與地球最為相似的。

但僅僅符合這些特性並不一定宜居。越來越多的科學家相信，宜居星球的條件要複雜得多。

Kepler 186f是第一顆被確認位於宜居地帶的行星。據專家稱，該行星體積僅為地球的1.1倍，表面可能存在液態水。

插圖：美國宇航局

完美的地殼

地球的外表面是會變化的：它會在地球內部地幔對流的驅使下擠壓和拉伸。在地質歷史上的某個時期（具體時間段頗受爭議），這種拉鋸戰將地球表面變成了一系列碎裂的板塊。

但這些板塊為何會與地球的宜居性有關呢？因為它們是地球溫度調節器的一部分。Cowan表示，板塊的碰撞會引起火山噴發，從而讓必需的溫室氣體通過「打嗝」進入大氣中。當地球因此而變得「怒氣沖沖」時，板塊碰撞還會將多餘的氣體重新埋入地底深處。

Jellinek表示，地球是唯一擁有板塊構造活動的行星，這正是我們與眾不同的地方。

賓州大學的行星科學家James Kasting稱，最近的計算機模擬顯示，哪怕是在火星，只要天空中擁有比例適當的大氣，那麼活躍的板塊構造體系將會使這個行星的表面變得非常宜居。Kasting對現代宜居地帶理論做出過貢獻。

天時地利

不過，最初是什麼導致了板塊的運動呢？它是天時地利共同作用的結果。

當行星最初從一團正在冷凝的塵埃雲中成形時，一方面是熔化的內核在散發高溫，另一方面則是表面的放射性元素在輻射熱量。行星表面在熾熱狀態下會彎曲和流動。不過正如冰箱里的巧克力棒一樣，行星會隨著溫度冷卻而變得堅硬，直到因為又冷又硬硌得你牙疼。

Jellinek認為，地球最終達到了一種合適的溫度，冷卻到足夠讓地殼斷裂成板塊。這是由於初生地球在剛剛形成後的2000萬到3000萬年期間經歷過一場猛烈的隕石雨，從而將表面部分能夠產生熱量的放射性元素去除掉了。

他表示，金星也許是因為溫度過高而導致的一個例子。與地球上精密的板塊構造不同，金星的表面溫度又高又「黏軟」，無法斷裂成板塊。Jellinek稱，金星最終因為溫度積聚過高「導致自身表面塌陷」，災難性的火山活動隨之而來，使得這顆星球變成溫室狀態。

不過，如果當初隕石雨的目標是金星而不是地球的話，是否會改變我們所知的生命史呢？Jellinek表示這是有可能的，但並非所有科學家都對此表示認同。Kasting認為，作為我們鄰居的金星距離太陽太近，上面不可能存在液態水。

又小又寒冷的火星則是另一個極端：它的表面從未斷裂過。

在考慮各種狀況時，我們不能將目光只停留在表面上。地球內部的對流推動著板塊運動。所以，如果行星的礦物質密度太高的話，「它們就會妨礙地幔對流，使其減速」，俄亥俄州立大學的研究生Cayman Unterborn說道。

還記得鑽石行星嗎？Unterborn表示，對流甚至無法在那種密度的碳物質中展開。

測試宜居條件

對於宜居性而言，這些因素哪種最重要？這很難說。

關於生命宜居條件最麻煩的問題在於缺乏可以研究的「地球雙胞胎」。「你是在針對太陽系進行測試，並且假設結果能放之宇宙而皆準。」Lenardic說道。

直到美國宇航局2009年發射開普勒望遠鏡尋找宜居星球之前，科學家都是將我們的太陽系假設成其他世界的標準模板。

「結果發現，我們的太陽系才是個怪胎。」Cowan說道，「我們最終或許會發現，基於地球所作出的某些發現未必真實。」

例如，人們曾普遍認為，地球磁場對於保留大氣層是有幫助的。儘管它或許有助於幫我們阻擋太陽風和耀斑，但它對於宜居性而言真的很重要嗎？Jellinek和Lenardic認為這種理論缺乏證據。

答案就在眾星雲集的星系之中。

一個充滿全新可能性的世界即將來臨。美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於2018年發射，但Cowen表示，即便是如此先進的望遠鏡要想搜尋距離地球十光年的地方都會受到限制。

Cowen稱，要想真正獲得具體細節，我們需要藉助於「下下一代」的太空望遠鏡，例如高清太空望遠鏡（HDST）、大型紫外線和紅外線勘測器（LUVOIR），以及先進技術大孔徑太空望遠鏡（ATLAST）。這些巨型望遠鏡寬度與五輛互相銜接的巴士相當，能夠窺視到距離我們更加遙遠的地球雙胞胎候選者，甚至能大致繪製出這些行星表面的雲團、大陸和海洋。

儘管它們不大可能在2030年之前發射，但這些可能性仍然讓人心癢難耐。

（譯者：紅心之王）