第二个适宜家园已找到？- 大数跨境

联合天畅

2017-06-01

导读：难道地球真的就是唯一适宜生存星球？

地球是目前已知唯一孕育了生命的星球。但是宇宙之大，其中至少有1000亿个星球都有宜居的潜质。难道地球真的就是唯一的生命摇篮吗？

冥冥之中，到底是谁在主宰宇宙的一切?你看，气态巨行星由气体组成，而卫星由岩石构成。同是“小家伙”，小行星和彗星为什么就不一样呢?同是行星，为什么有的成为生命的摇篮，有的却变成寸草不生的生命禁区?生命既顽强，又极其脆弱;它要想萌发乃至蓬勃发展，固然有其必要条件，还需要偶然因素的配合。有人会说，生命的产生、延续和繁荣是一系列偶发事件的结果。要想参透生命的秘方，我们首先得有能够烹制这道“大餐”的完美“炉灶”。地球就是这样的所在，但是它成为据我们所知的宇宙中唯一的智慧生命的家园，这个过程并非一帆风顺，而是有赖于起到助推作用的其他若干事件。

地球上的所有生命都应该将其存在归功于数十亿年前一颗发光的恒星。不过我们要感谢它的消亡，而不是诞生。在其生命的尽头，恒星的核心熊熊燃烧，最终消亡在宇宙中，它消亡时抛出的物质几乎带来了地球上的所有元素。除氢、氦和少量的锂之外，我们呼吸的氧、细胞中的碳和地球岩石中的硅也都来源于此。

壹

人人都知道宇宙诞生的故事—“大爆炸”让万事万物从无到有。不过呢，真相比上述情况要复杂一些。就生命来说，我们可以将其长达数十亿年之久的演化概括为几个关键点。宇宙大约138亿岁。仅凭日常的时间概念，我们没法想象。因此，让我们将这一百多亿年的宇宙进化历程浓缩在一年里，就得到了一个极为直观的“宇宙日历”：1秒相当于438年，1小时相当于158万年，一天则有3,780万年。这样看来，大爆炸在这个年历里，只占据最初的15分钟。

从物理意义上讲，这场爆炸甚至可能根本没有发出“砰”的一声巨响，特别是因为当时并没有人存在，没人听到爆炸声。它的发生真的很难描述。上一刻还是一片虚无，下一刻，一个温度极高、密度极大的小火球突然发生了惊天动地的大爆炸，把物质和能量抛向四周，从此宇宙诞生了。这个小火球叫作奇点。

太阳系

从这一刻起，时间流动了起来，宇宙开始扩张和成长，宇宙厨房也正式开张营业。没有细胞就无法构成生命，没有碳则无法组建细胞，碳又来源于物质，而这一切则来源于三种基本粒子：质子、电子和中子。在大爆炸发生1微秒之后，新生的宇宙开始逐渐冷却，到大约1万亿摄氏度的时候，一个小小的质子形成了。这时候的宇宙就像一锅物质浓汤，充斥着粒子和反粒子。当温度继续下降到10亿摄氏度时，质子的好伙伴—电子，也从这锅物质浓汤中蹦了出来。经过高温的洗礼后，宇宙进一步冷却，开启了其危险的黑暗时代，持续了2亿年之久。在这段时间里，宇宙是一碗能量清汤，温度在1万摄氏度左右徘徊。

新生的质子、中子和电子开始聚集在一起，形成了第一个原子—氢原子，这也是现在宇宙中最基本也最丰富的元素。氦、少量的锂和铍也随之形成。生命秘方的基本配料就此创造齐备，但这段时期的宇宙依旧是一片荒芜。新原子的到来使宇宙趋于平衡;它不再为负电荷或正电荷粒子任何一方所控制，同时在引力的作用下，物质也开始凝结，形成了一团团密度较高的物质，散布在至今仍在膨胀的宇宙中。不要小看了这些物质，它们可是星系的摇篮。原始矮星系如雨后春笋般冒了出来。和今天的椭圆或螺旋状星系相比，它们看起来更像星云。不过正是在这里孕育了生命的要素;也正是在这里诞生了最早的恒星。

贰

生命的宜居星球更有可能出现在星系的某片特定区域。理论上，星系宜居带是星系的某片环状区域，又叫作古迪洛克带（goldilocks zone，又译为金发姑娘区）。这片区域的环境有利于生命的存在，位于银盘区的平面上。那里有着丰富的金属元素，对于像地球和火星这样的类地行星必不可少。之前提到过，超新星爆发带来了星际尘埃云。随着物质的不断堆积，云团里金属元素愈发丰富，孕育了新的恒星。有了这些金属元素，新的恒星又可以孕育行星，围绕着它们运行。行星的形成就意味着生命存在的可能。因此。星系中的古迪洛克带实际上是金属元素带，在这里金属元素适量，有助于宜居行星的形成。

星系宜居带内的环境在数十亿年前就需要开始调节，这样生命才有可能进化成高级形式（也就是我们）。这其中最主要的威胁（如今也是）来自超新星爆发。尽管超新星爆发带来了生命必需的元素，同时它也释放了可怕的宇宙射线、γ 射线以及X 射线，这对于附近行星或者卫星上的生命无疑是致命的。超新星这一威胁因素在行星聚集区和形成区最为常见。

星系

对于星系宜居带来说，远离星系的旋臂也至关重要。在星系的旋臂中，高密度的气体和星际物质都有可能孕育新的恒星。尽管这本身是件好事，因为新的恒星就意味着新的行星，新的行星就有可能孕育生命。不过对于已经存在生命的太阳系来说，和它们相遇十分危险。旋臂中的强辐射和引力混乱将会给生命带来灾难性的后果。

所以要想打造生命宜居的星球，我们首先要有一个螺旋星系和富含金属元素的年轻恒星。这颗恒星围绕着星系的核心旋转，位于一个环状的古迪洛克带。这个古迪洛克带离星系的中心距离适中，近到其中的金属元素可以形成一些宜居的岩石行星，远到自己的太阳系不会被成群的恒星爆炸所冲击。

叁

我们在设计适宜生命繁衍的完美世界时，面临着这样一个问题：太阳系中除了地球之外，在其他星球的表面几乎没有观测到板块构造过程。生命虽然已经适应了板块构造带来的影响，但是我们也不能断言，板块构造对生命来说不可或缺。除非我们能找到另外一个类似的例子。然而，我们已经完全可以肯定的三个生命必需因素是：构建细胞的碳、第2 章中描述的水，以及能源。它们的存在都和地球特殊的结构息息相关。

对生命来说最重要的既有事实是—我们拥有水。由于地球上大部分地方的气温都处在水的冰点和沸点之间，因此水都呈液态。除了板块构造的帮助，地球在太阳系中所处的“古迪洛克区”起了主要作用。太阳为地球提供的热量主要取决于太阳的亮度，而太阳的亮度又是由太阳的尺寸和化学组成决定的。太阳系中所有的行星和卫星都能接收一定的太阳热量，它们和太阳的距离决定了接收到的太阳热量是太少、太多还是刚刚好。幸运的是，地球处在了最佳的距离，这样它吸收的太阳热量正好可以使地表水保持液态。

某日的太阳

和太阳的距离只是地球成为生命温床的一个幸运因素。地球的大气层富含温室气体，尤其是二氧化碳，帮助温暖大气层下面的地表。在没有任何温室气体、也没有温室效应的时候，地表将太阳光反射回太空（这种比例称作反照率），地球上的温度将会徘徊在零下15 摄氏度，整个星球都将冰冻起来。因此生命得以繁衍并不是仅仅因为距离合适，地球自身也起了促进作用。不难想象，和太阳距离太近或者太远的行星接收的阳光辐射不同，它们若想成为生命的居所，需要有一个更高或者更低的二氧化碳含量。当大气层中的二氧化碳含量太高时，它形成的云层能阻挡太阳辐射到达行星表面，同时引起地表反照率的增高，进而会形成一个冰冻的世界。

地球大气层吸收辐射的能力维持了适宜的地表温度，水和生命得以存在。我们的大气层有一扇窗户：它允许来自云层顶端和表面的红外线辐射直接进入太空，这就不会加热大气层。如果没有了这扇红外线大气层窗户，地球将会变得过于温暖，以致生命无法生存，水也会消失，就像金星上的温室一样。

大气层

第三个巧合是地球的大气层。大气层具有一定的厚度，因此能给地表施加一个压力，抑制液态水的快速蒸发。大气压强是指在空气重量的作用下，地表上单位面积所受到的力。在地球上，包围我们的大气层充满了气体分子，它们共同压在我们身上。尽管你无法感知它，大气层的压强高达1 千克/ 平方厘米。陆地生物通过进化，适应了这个压强。

地球的最后一个特殊属性就是重力。重力使地球牢牢抓住大气层，只允许一小部分逃离到太空，产生的空缺也随之被火山排出的气体所替代。与此同时，地球的重力也没有强到可以吸引更密集的大气层，否则地球将会被过于隔离，导致地表温度上升，生命无法生存。

地球身体力行地证明了自己很适合孕育生命。幸运的是，太阳系位于银河系的“古迪洛克区”，而地球又位于太阳系中的“古迪洛克区”。下一步，生命将会出现并充分利用其得天独厚的环境。

然而，我们虽一直在探索着除地球之外的星球，但目前最适宜居住的星球就是地球了,在探索的同时我们同样不能忽视自己的家园。

——本文节选自《地外生命探索之旅》、图片源于网络