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沒有太陽,也能孕育生命!流浪行星或許暗藏生機,證據就在太陽系

我們總說, 太陽是萬物之本, 沒有太陽就沒有生機勃勃的地球。 不過, 最近的一項研究表明, 似乎生命的出現未必要有恒星。

這樣的想法看似有些大膽, 但絕非科學家信口胡說。 實際上, 只要在我們的太陽系內, 我們就可以找到證據。

(圖片說明:土衛六非常有希望孕育生命)

宜居的衛星

經常讀我的文章的朋友們應該知道, 科學家心中太陽系最有可能孕育地外生命的天體, 絕不是月球或者火星, 而是太陽系的幾顆衛星——木衛二、土衛二以及土衛六。

這裡面, 土衛六的情況比較特殊, 它的表面可能有大量的有機物湖泊, 雖說是液體, 但溫度非常低。 如果能夠孕育生命, 那可能是另外一種形式的生命, 與地球生物不太相同。

而木衛二和土衛二就不同了, 如果它們真的孕育了生命, 即使不同, 但形式上或許和地球生物類似。 因為它們所擁有的, 就是和地球一樣的液態水形成的海洋 。

(圖片說明:土衛二)

由於距離太陽非常遙遠, 木衛二和土衛二表面的溫度都非常低, 最高也遠遠不到-100℃。 如果你來到這兩顆衛星上, 會看見死寂的冰封世界。 但是, 在它們的表面之下, 卻隱藏著地下的液態海洋, 甚至儲水量可能都超過了地球。

表面如此寒冷的衛星, 為何能夠在地下擁有適宜的溫度呢?

冰封世界的海洋

這是因為在公轉的過程中, 它們會受到行星提供的潮汐力變化。 這種潮汐力不斷地拉伸和擠壓衛星內部的物質, 導致這些物質始終能夠保持一定的能量, 最終將能量轉化為熱量, 溶解了地下的水冰。

(圖片說明:木衛二擁有一個地下液態海洋)

同樣是在這種能量之下, 更深處的熔巖可能也會在海底噴發出來, 形成海底熱液。 這種熱液含有一些可供一些特殊生物進行能量轉化的化學物質, 從而支援生命生存。 在我們的地球海底, 就有這樣的海底生物。

你會發現, 根據這樣的機制, 這樣的生物並不需要陽光, 就能夠出現, 而且活得很好。

那麼, 相同的機制, 是否有可能在系外衛星上也上演呢?

流浪行星及其衛星

(圖片說明:系外衛星假想圖)

答案是肯定的, 或者說我們目前找不到什麼理由來推翻這樣的猜測。 誠然, 在擁有宿主恒星的系外行星周圍, 可以有這樣的系外衛星。 既然不需要陽光, 那麼即使是沒有宿主恒星的流浪行星, 也可以給自己的衛星提供能量, 從而作為孕育生命的保障。

誠然, 以這樣的方式孕育生命, 比地球上孕育生命要更加困難。 但如果基數足夠大, 那麼即使是小機率事件, 也有可能真實發生。 那麼, 銀河系內, 到底有多少這樣的流浪行星呢?

說起來,流浪行星的尋找確實非常困難。目前發現的系外行星,基本上都是靠它們與宿主恒星之間的相互作用來尋找的。對於流浪行星,這樣的手段就行不通了。再加上它們本身不發光,就更難觀測到了。

(圖片說明:微引力透鏡效應可以找到流浪行星)

目前來說,比較行得通的方法,就是流浪行星產生的微引力透鏡效應,也就是憑藉其質量對遙遠天體的光線造成扭曲,從而被我們發現。根據現有的研究,科學家認為,銀河系中流浪行星非常多,如果要求它們的質量和木星相似,那麼數量應該和恒星數量差不多,也就是至少1000億顆!

雖然目前我們並沒有真的觀測到這些流浪行星周圍的系外衛星,但考慮到太陽系內廣泛存在的衛星,我們推測存在「流浪行星衛星」的情況也是合情合理的。接下來的問題就是,這樣的衛星需要滿足什麼樣的條件,才能夠實現孕育生命這種極小機率的事件呢?

系外衛星上的水資源

(圖片說明:流浪行星)

智利康塞普西翁大學的天文學家Patricio Javier Ávila最近帶領著一支科學家團隊進行了一次模擬,試圖尋找生命的可能。

他們設定,流浪行星的質量要達到木星的級別,也就是屬於氣體巨星。而它周圍的衛星也要滿足相對比較苛刻的條件,比如質量和地球差不多,還要擁有自己的大氣層,同時大氣中90%的部分是二氧化碳,10%是氫氣。

(圖片說明:系外衛星上可能真的有水)

為何要是這兩種氣體呢?首先是它們比較簡單,尤其是氫,宇宙中含量非常豐富。其次,在宇宙輻射的作用下,它們是有機會產生化學反應,形成水的。在這種情況下,能夠產生的水量將是地球海洋的1/10000,不過在大氣中的含量將會比地球大氣層高出100倍。根據研究人員的分析,這樣的含量已經足夠孕育生命了。

如何讓這些水保持液態,是問題的關鍵。首先是大氣中高含量的二氧化碳,它可以產生溫室效應,盡可能減少行星熱量的散失。而旁邊像木星一樣巨大的行星,也會給這顆系外衛星提供強大的潮汐力,這是為水的保溫提供主要能量的來源。在這種情況下,系外行星就能夠擁有穩定的液態水了。

(圖片說明:流浪行星和系外衛星)

雖然這樣的條件確實有點苛刻,但至少機率不是0,這就已經很好了。

研究人員在論文中指出:「系外衛星表面水的出現,再加上大氣層的作用使其保持在熔點以上,為前生物化學的進行提供了基礎。有了這些保障,如果軌道的參數也能夠穩定在確保潮汐力能夠持續加熱的條件下,只要水能夠形成,就可以在整個系統演化過程中保持液態,為生命的出現創造絕佳的環境。」

這樣的發現,讓原本我們認為絕不可能出現生命的地方重現了生機,增加了銀河系內出現生命的可能,這對於我們來說無疑是一個好消息。

(圖片說明:《流浪地球》情節)

與此同時,這或許也給了我們一個「借鑒」。如果未來真的上演《流浪地球》的劇情,或許我們可以帶著木星一起流浪……

到底有多少這樣的流浪行星呢?

說起來,流浪行星的尋找確實非常困難。目前發現的系外行星,基本上都是靠它們與宿主恒星之間的相互作用來尋找的。對於流浪行星,這樣的手段就行不通了。再加上它們本身不發光,就更難觀測到了。

(圖片說明:微引力透鏡效應可以找到流浪行星)

目前來說,比較行得通的方法,就是流浪行星產生的微引力透鏡效應,也就是憑藉其質量對遙遠天體的光線造成扭曲,從而被我們發現。根據現有的研究,科學家認為,銀河系中流浪行星非常多,如果要求它們的質量和木星相似,那麼數量應該和恒星數量差不多,也就是至少1000億顆!

雖然目前我們並沒有真的觀測到這些流浪行星周圍的系外衛星,但考慮到太陽系內廣泛存在的衛星,我們推測存在「流浪行星衛星」的情況也是合情合理的。接下來的問題就是,這樣的衛星需要滿足什麼樣的條件,才能夠實現孕育生命這種極小機率的事件呢?

系外衛星上的水資源

(圖片說明:流浪行星)

智利康塞普西翁大學的天文學家Patricio Javier Ávila最近帶領著一支科學家團隊進行了一次模擬,試圖尋找生命的可能。

他們設定,流浪行星的質量要達到木星的級別,也就是屬於氣體巨星。而它周圍的衛星也要滿足相對比較苛刻的條件,比如質量和地球差不多,還要擁有自己的大氣層,同時大氣中90%的部分是二氧化碳,10%是氫氣。

(圖片說明:系外衛星上可能真的有水)

為何要是這兩種氣體呢?首先是它們比較簡單,尤其是氫,宇宙中含量非常豐富。其次,在宇宙輻射的作用下,它們是有機會產生化學反應,形成水的。在這種情況下,能夠產生的水量將是地球海洋的1/10000,不過在大氣中的含量將會比地球大氣層高出100倍。根據研究人員的分析,這樣的含量已經足夠孕育生命了。

如何讓這些水保持液態,是問題的關鍵。首先是大氣中高含量的二氧化碳,它可以產生溫室效應,盡可能減少行星熱量的散失。而旁邊像木星一樣巨大的行星,也會給這顆系外衛星提供強大的潮汐力,這是為水的保溫提供主要能量的來源。在這種情況下,系外行星就能夠擁有穩定的液態水了。

(圖片說明:流浪行星和系外衛星)

雖然這樣的條件確實有點苛刻,但至少機率不是0,這就已經很好了。

研究人員在論文中指出:「系外衛星表面水的出現,再加上大氣層的作用使其保持在熔點以上,為前生物化學的進行提供了基礎。有了這些保障,如果軌道的參數也能夠穩定在確保潮汐力能夠持續加熱的條件下,只要水能夠形成,就可以在整個系統演化過程中保持液態,為生命的出現創造絕佳的環境。」

這樣的發現,讓原本我們認為絕不可能出現生命的地方重現了生機,增加了銀河系內出現生命的可能,這對於我們來說無疑是一個好消息。

(圖片說明:《流浪地球》情節)

與此同時,這或許也給了我們一個「借鑒」。如果未來真的上演《流浪地球》的劇情,或許我們可以帶著木星一起流浪……

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