星系處處都宜居

倒霉蛋金星

金星是離地球最近的行星，它比地球更靠近太陽，一直被天文學家們當作一個壞典型，來說明當一顆行星冒失地過於靠近了它的恆星，會得到怎樣糟糕的下場。事實上，金星和太陽的距離只比地球和太陽的距離短了28%，然而它上面的環境卻和地球大為不同，那裡氣壓極高，溫度達475℃，大氣中96%的成分是二氧化碳。假若把地球放到金星的位置，那會發生什麼呢?

首先，強烈的太陽輻射會蒸發海洋中的水，大量的水蒸氣會進入到大氣中，由於水蒸氣是一種溫室氣體，它的增加會使氣溫升得更高，而更高的氣溫又會蒸發更多的水，使大氣中含有更多的水蒸氣，這樣，一場惡性循環便發生了，升高的氣溫帶來越來越多的水蒸氣，而越來越多的水蒸氣又使氣溫越升越高，最後的結局是，地球上的海洋被完全蒸發掉了。這樣的地球可不是我們喜歡待的地方。

美國的一位地球科學家曾做過一次模擬實驗，表明地球僅僅向太陽的方向移動，縮短日地距離的5%，就會遭遇和金星相同的命運。幸運的地球之所以安然無恙，是因為它處在一個狹窄的「宜居帶」中，在那裡，地球離太陽不近也不遠，表面的溫度不高也不低，所以水可以呈液態，不會蒸發殆盡，也不會始終凝固不化。

宜居帶的重要性在火星上也表現了出來，火星也緊挨著地球，只是比地球離太陽更遠。由於它與太陽的距離比地球遠，所以它的氣溫很低，沒有液態水。如果說金星因太靠近太陽而變成了一顆灼熱星球，那麼火星就因太遠離太陽而變成了一個寒冷世界，這正好說明，宜居帶決定了行星的命運。

在宇宙中，宜居帶是所有恆星周圍可能存在的一塊風水寶地，是令人神往的生命綠洲。天文學家們幾十年如一日打造巨大的望遠鏡，一個主要目的就是想在太陽系之外找到這種適宜生命存在的宜居帶。

真正的宜居帶在哪裡

不過且慢，在模擬中地球科學家不僅把地球向著太陽的方向移動外，他也嘗試著將地球向著遠離太陽的方向移動，結果發生了什麼呢?地球上的液態水並沒有在火星的位置上凝固不化，一直到了日地距離1.7倍的地方，水才最終被凝結住。

於是，問題便出現了，在這次模擬中，地球穿出了宜居帶，為什麼還可以存在液態水呢?假若地球沒有穿出宜居帶，為什麼火星又是一顆不宜居住的寒冷星球呢?

其實答案並不複雜，簡單地說，就是地球不是火星，地球更大的質量使它比火星擁有更強的能力來穩定自己的大氣，地球的板塊運動也使它擁有了火星所不具備的氣候調節能力，這種調節能力主要反映在碳循環的過程中，這個過程起到了某種「空調器」的作用，使地球上的氣候更適宜生存。

碳循環得從地球的火山活動說起，火山將地下的二氧化碳噴出地表，促進了溫室效應的形成，地球的表面因此變得溫暖起來，大氣中有了更多的水蒸氣，雨水也多了起來。雨水落在地上，溶解於雨滴中的二氧化碳與岩石中的礦物發生反應，由此形成的化學物質被雨水衝進海洋里，在那裡，進一步的反應產生了含碳的礦物質，沉積到海底，又最終被板塊運動拖進了地幔中。

就這樣，二氧化碳的噴出和消失為地球的氣候建立了一個平衡，在過去的40億年里，這種平衡為地球創造了穩定的氣候。然而火星只有地球的一半大小，它的內部冷卻得很快，火山活動因此停了下來，大氣也失去了二氧化碳的來源，再加上火星的引力比地球小，它無法阻止自己的大氣向太空流失，於是火星的大氣極為稀薄，缺乏二氧化碳，溫度變得很低，液態水自然也就無法形成了。

火星和地球的不同說明了什麼呢?也許宜居帶並不能完全決定行星的命運，星球自身的某種狀態，可以使它們在宜居帶之外依然擁有適於生命存在的環境。

宜居帶外風光無限

最近，另一所美國大學的研究小組也做了一些計算機模擬，他們想搞清楚的問題是，行星的自轉軸傾斜度和自轉速度，是否能使行星在宜居帶之外保存足以維持生命生存的液態水。

在一些模擬中，研究人員故意傾斜行星的自轉軸，使其朝向太陽的那個半球的夏天得以延長，與此同時，他們也調節行星自轉的速度，例如使某一行星的自轉軸傾斜得和天王星一樣成90度，且自轉速度快於地球。在這種情況下，這顆行星的夏天熱到足以融掉極地的冰，融水還能保持液態。

這個模擬充分表明，生命所需的熱量並不一定要通過更靠近自己的恆星來獲得。

美國亞利桑那大學的研究小組專門研究一種能自己產生熱量的行星，這種行星往往離它們的恆星不是很遠，它們往往擁有一個橢圓的軌道，在公轉的時候，它們有時離它們的恆星很近，有時又離得很遠，於是來自恆星的引力便處在不斷變化中，這種引力把行星時而拉伸，時而壓縮，乃至於使它們的內部物質也發生了摩擦，從而產生了熱量。這樣的過程稱為「潮汐加熱」。

在宇宙中，紅矮星是數量眾多的一類恆星，它們的體積大多不足太陽的三分之一，溫度也相對較低，釋放的光比太陽弱很多，那麼，紅矮星的周圍有沒有機會存在「宜居」的行星呢?

研究小組認為，也許「潮汐加熱」能為紅矮星周圍的行星提供多餘的熱量，從而補充紅矮星熱量的不足，這些科學家為紅矮星周圍的岩石行星設計了不同的軌道，在虛擬的環境中探索紅矮星引力對行星內部物質所產生的影響。

結果，來自行星內部的熱量不僅能融化星球上的冰，還能激活火山活動，從而產生大氣層和溫室效應，這樣一來，即便這些行星處在「宜居帶」之外，它們也同樣能為生命提供一個「宜居」的環境。

紅矮星旁的生機

除了潮汐加熱外，溫室效應、雲霧等因素也成了科學家們分析恆星周圍的行星是否「宜居」的重要因素。

比如葛利斯581是一顆紅矮星，它位於天秤座，距地球20.4光年，質量大約為太陽的三分之一。2007年，瑞士日內瓦天文台的天文學家們在這顆星的周圍發現了一顆岩石行星。開始的時候，人們的計算表明，這顆行星處於宜居帶中，它的上面應該有液態水，不過很快便有人指出，假若這顆行星擁有含溫室氣體的大氣層，它就更有可能變得太熱，乃至於失去液態水，而旁邊的另外一顆行星則有可能取代前者，成為一顆「宜居」的行星，因為這顆星的公轉周期為66.8天，處在第一顆行星的外圍，大約為地球到太陽距離的四分之一。

分析表明，假若可能存在於第一顆行星上的溫室效應發生在了第二顆行星上，那麼後者就有可能發展成一顆「宜居」的行星，但這第二顆行星也有自身的問題，它的個頭太大，乃至於可能不是一顆岩石行星，而第一顆行星假若是一顆被雲霧所遮蓋的星球的話，它依然是適於生命存在的，因為雲能阻擋來自恆星的輻射，同時也阻擋自身產生的紅外輻射散發出去，這樣的作用會使行星上的氣候變得更加難以預料。

所以，事情總是很複雜，對於紅矮星旁邊的行星來說，宜居不宜居，不完全看它們是否處在宜居帶中，還要看它們自身處於怎樣的狀態。

如今，科學家們已經在太陽系之外發現了大約400顆行星，而將來發現系外行星的速度還會加快。現在人們意識到，宇宙中的生命很有可能會超越宜居帶，出現在令人難以置信的地方，也許，宜居帶之外的風光並非總是一片荒涼。

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