在探討外星文明的過程中,存在一個常見誤解,即不少人認(rèn)為氧氣是尋找外星生命的必要條件。實(shí)際上,科學(xué)家在搜尋外星生物時,并未將氧氣列為關(guān)鍵指標(biāo)。
那么,科學(xué)家探尋外星生命所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)究竟是什么呢?
天文學(xué)堪稱艱難學(xué)科,其觀測所能獲取的信息量極為有限。這就好比破案,天文學(xué)家需從有限的觀測數(shù)據(jù)中尋覓線索。然而,新得出的結(jié)論是否合理呢?這就需借助模型思維,將新結(jié)論與既有的宇宙模型相互匹配。以當(dāng)前科學(xué)家用于描述宇宙的 ΛCDM 模型為例,它以大爆炸宇宙學(xué)為根基,綜合宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)以及宇宙加速膨脹的超新星觀測等要素構(gòu)建而成。
人類最早熟知的宇宙模型是地心說,隨后被日心說取代。
幾千年來,宇宙模型歷經(jīng)數(shù)次重大變革,其演變均與基礎(chǔ)物理學(xué)的發(fā)展緊密相連。同理,尋找外星文明也需要特定模型,其中常用的便是宜居帶模型。
宜居帶模型涵蓋以下關(guān)鍵條件:一是擁有合適且穩(wěn)定的恒星;二是存在合適的衛(wèi)星;三是受到大行星的保護(hù);四是具備液態(tài)水;五是擁有穩(wěn)定的大氣層;六是存在磁場。仔細(xì)審視會發(fā)現(xiàn),該模型中并未提及氧氣。
那么,這些條件分別意味著什么呢?
宇宙由眾多星系組成,這里所說的星系類似于銀河系(并非太陽系)。
若要有生命存在,天體必須處于星系中的適宜位置。以銀河系為例,若距離銀河系中心過近,生命將難以誕生。因?yàn)樵搮^(qū)域恒星密度極大,引力超強(qiáng),輻射強(qiáng)度也極高,況且每個星系中心基本都存在黑洞,其環(huán)境之惡劣可想而知但距離也不能太遠(yuǎn),地球上的生命屬于碳基生命,而宇宙中 99% 以上的物質(zhì)基本都是氫和氦,依靠這兩種元素形成生命不太現(xiàn)實(shí)。若距離銀河系過遠(yuǎn),重元素?cái)?shù)量稀少,無法構(gòu)成復(fù)雜的生命形態(tài)。所以,存在外星文明的天體應(yīng)處于銀河系的恰當(dāng)位置。
同樣的道理,在恒星系(如太陽系)中,位置也需恰到好處。
以太陽系為例,距離太陽最近的水星已被潮汐鎖定,大概率是一面朝向太陽,一面背對太陽(實(shí)際上,水星是自轉(zhuǎn) 3 周、繞太陽公轉(zhuǎn) 2 周),環(huán)境酷熱難耐。稍遠(yuǎn)一些的金星,探測器都難以承受其惡劣環(huán)境,生命同樣無法誕生。但距離太遠(yuǎn)也不行,因?yàn)槿狈δ芰縼碓?,太陽光照不到,就無法像地球一樣因太陽照耀而生機(jī)勃勃。所以,恒星系中也存在一個宜居帶。
當(dāng)然,理想情況是恒星穩(wěn)定。若恒星個頭過大,其壽命會較短,生命還未來得及進(jìn)化,恒星就已消亡,自然無法孕育外星文明。而恒星個頭過小,雖然壽命較長,但光照強(qiáng)度不足。
因此,恒星的個頭不大不小最為適宜。像太陽這樣,穩(wěn)定期長達(dá) 100 億年的恒星,便是極佳選擇。
科學(xué)家依據(jù)恒星表面溫度和質(zhì)量,將其從大到小分為 O、B、A、F、G、K、M 七大類,每一大類又按表面溫度從高到低細(xì)分為 0 到 9 十個小類。研究發(fā)現(xiàn),只有 F0~K5 區(qū)間的恒星才適宜高等生命生存,而太陽恰好屬于 G2,正處于這一范圍。
接下來是衛(wèi)星的作用。
我們可以設(shè)想,若沒有月亮,地球?qū)鯓??首先,地球自轉(zhuǎn)軸會不穩(wěn)定,出現(xiàn)類似陀螺的晃動。如此一來,地球上將不再有四季之分,氣候變得極為惡劣,每隔幾十萬年就會發(fā)生周期性變化,極易導(dǎo)致星球上的生物滅絕。
不穩(wěn)定的環(huán)境極不利于高等生物的演化。地球之所以適宜生命生存,得益于在形成初期,小行星忒亞與地球發(fā)生碰撞。碰撞之后,地球產(chǎn)生了 23.5° 的傾角(這才有了四季變化),碰撞產(chǎn)生的碎片形成了如今的月球。月球的引力確保了地球自轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定,所以衛(wèi)星對于生命的誕生和發(fā)展至關(guān)重要。
此外,還需要一顆大行星在合適的距離范圍內(nèi)。地球外圍的木星就發(fā)揮著重要作用,由于木星的存在,地球較少遭受大質(zhì)量小行星或隕石的撞擊。木星憑借自身強(qiáng)大的引力,使小行星帶中的小行星和隕石乖乖待在原位。倘若木星質(zhì)量稍小,地球?qū)媾R極大危險。若一個天體頻繁遭受小行星撞擊,高等生命將難以演化。
上述因素都屬于外部條件,而天體自身內(nèi)部也需具備一些基本特質(zhì)。首先是大氣層,它能夠鎖住溫度,減少熱量散失,這也是地球晝夜溫差較小的原因。
以火星為例,火星大氣極為稀薄,在赤道地區(qū),白天最高溫度可達(dá) 35℃,夜晚則會降至 - 73℃,如此巨大的溫差對生命來說是致命打擊。而且,大氣層還能阻擋宇宙射線,對于生命而言,連紫外線都難以承受,更別說宇宙射線了。所以,大氣層對高等生物的生存至關(guān)重要。
除了大氣層,恒星會向行星吹送帶電物質(zhì),若這些物質(zhì)均勻分布在行星上,行星上的生命將難以存活。而能夠抵御這些帶電物質(zhì)的只有行星自身的磁場,地球就擁有地磁場,但其形成原因至今尚未完全研究清楚?;鹦巧蠜]有磁場,這也是前往火星存在諸多危險的原因之一。
以上便是科學(xué)家尋找地外生命時所依據(jù)的模型。
當(dāng)然,并非要求所有條件都必須滿足,而是盡可能多地符合。因?yàn)檫@些都是目前已知的、不會摧毀生命的基本條件,任何一個條件缺失,對生命來說都可能是致命的。當(dāng)然,這是基于當(dāng)前認(rèn)知所建立的模型,不一定完全正確。
畢竟,我們所掌握的信息、樣本以及可依據(jù)的資料都非常有限。但不能因?yàn)闃颖鞠∩?,就隨意進(jìn)行毫無根據(jù)的猜測,畢竟科幻不等同于科學(xué)。
說白了,天文學(xué)家也是沒有辦法,只能用已知(碳基生命)去尋找未知(外星生命),他們不可能拋棄地球上到處存在的碳基生命,轉(zhuǎn)而以其他想象中的未知生命形態(tài)(比如說硅基)為標(biāo)準(zhǔn)去尋找外星人。
用已知尋找未知,顯然比用未知尋找未知更靠譜。
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