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行星如何才能拥有生命?数量刚刚好的撞击可能关键

2019-11-10 03:37:22

据国外媒体报道,由于我们尚未发现任何外星生命,目前还不确定一颗行星必须具备哪些要素、才能支持生命存在,但我们可以做出一些合理猜测:外星生命也许需要水、碳,足够的光照和热量、但又不能太热;引力不能太大,还应该有大气层。




但一项最新研究提出了另一条要素:剧烈的小行星和彗星撞击,且数量必须刚刚好。


  当某个体积较大的天体撞上一颗星球时,会发生两件事:一、该天体上的物质会被添加到行星质量中;二、撞击区域周围的部分大气层会散逸到太空中。若撞击足够剧烈(如导致月球形成的那一次),甚至连行星另一端的大气都会被剥去一部分。但一颗行星要想成为生命的家园,就必须经受一些撞击的“洗礼”,这类行星最好属于中等水平,即能吸引足够多的大型撞击,又不至于太多、以致于失去大气层。


  这是因为行星大气中必须有一些“挥发性物质”、才有可能孕育出生命。挥发性物质是指能够在低温下沸腾的化学物质,如水和二氧化碳等,我们已知的一切生命都需要一定的水和碳才能存活,科学家认为,由于这些化学物质的特性,宇宙中任何地方要想出现生命,它们都必不可少。


  但并非所有行星开始时都有足够浓度的挥发性物质。恒星年轻的时候会比后期明亮得多,这些热量足以将宜居带中的所有浮尘都烤得焦干,而这些飘浮的尘埃形成行星之后,就需要从别处获得这些挥发性物质,换句话说,它们必须与一些体积较大、在宇宙中四处“游荡”的天体相撞才行。


  研究人员发现,中等大小的天体最适合为行星提供挥发性物质、同时不至于剥除它们的大气层。直径介于20米到1公里之间的小行星与彗星可以为行星提供大量挥发性物质,且给行星增加的大气比带走的要多,体积超过这一范围的天体则刚好相反,往往会使行星损失大量大气。


  有人可能会拿导致月球形成的那次巨大撞击来质疑这种说法,但这种事件极为罕见,用不着担心,而且,尽管这种撞击可以改变大气的成分,但并不会将行星大气层彻底剥除。


  这篇论文中最重要的结论是,体积较小的“M类”恒星(最常见的一类恒星,亮度较暗、无法通过肉眼观察,其中许多是红矮星)并不适合支持生命存在,这一结论具有重大意义,因为我们发现的许多可能宜居的系外行星都是围绕这类恒星旋转的。


  由于M类恒星亮度较低,相比于太阳,其宜居带必须离恒星更近,例如,围绕M类恒星旋转的类地行星可能要到达水星的位置、才能获得足够的光照,更糟糕的是,在这样一颗体积和质量较小的恒星近旁,小行星和彗星的飞行速度会快得多,对行星的撞击也会更猛烈,会造成行星大气的大量流失。


  这对M类世界的生命而言是个坏消息,但导致M类世界不宜居的原因还不止这一点,除了星际风和过于靠近母星之外,还有很多因素会导致位于M类矮星宜居带中的行星无法拥有大气层。


  那么,M类世界是否彻底无望了呢?也不一定。等詹姆斯·韦伯太空望远镜发射之后,我们就可以通过实际观测来解答这一问题了。我们知道,围绕M类矮星旋转的行星如果温度稍微高一点、体积大一点,的确是拥有稠密的大气层的,但这对宜居行星来说仍然是个问题:它们能否拥有地球这样较为稀薄的大气、而不是金星那样无比稠密的大气呢?


  论文中强调,许多结论都是建立在不确定性基础之上的:生命是在何处形成的?其它行星系与太阳系的相似度有多高?这篇论文的计算过程的确存在许多“复杂问题”,但它们呈现出的整体趋势很有意思、并且很可能具有重要意义。地球最初的大气层十分稠密、且富含氮气,但在撞击过程中损失了大部分,而论文作者也在他们的模型中提出,彗星和小行星撞击也许影响了地球、火星和金星的大气构成。


  研究人员表示,未来他们还需进一步分析如何利用此次研究结论解释太阳系的形成、尤其是剧烈天体撞击在太阳系中起到的作用。(叶子)


标签: 行星 撞击 生命

#1
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2019-11-10 17:50:48
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