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銀河系存在上千萬顆「地球」,為何沒有發現其他生命存在?

2014年,美國賓夕法尼亞大學的天文小組發現這顆位于20.5光年以外的星系,初步觀測其位置和大小均適合人類生存。

不少科學家甚至大膽的猜測,其具有生命。這又是為什麼呢?

宜居帶

幾十年前,費米就曾預測過銀河系中宜居星球的數量。結果顯示,根據目前銀河系的恒星數量約在1000億-2000億顆左右。

根據他們的產生時間以及誕生情況上看,銀河系中至少有超過1000萬顆類似地球的星球存在。而他們中很有可能,有部分已經誕生生命。

此后又不少的科學家,例如薩根,阿西莫夫等均信誓旦旦的提出了那些具備生命產生條件的星球數量。

對于那片未知的星空,為什麼有如此的科學家作此判斷,天文學家提出的依據又是什麼呢?

NASA在2020年1月31日,聯合眾多的天文學家以及生態學家,針對人類生存條件等,梳理出恒星宜居帶的模擬圖。

通過對不同類型的恒星進行分析后,得出各自的宜居帶的大致位置。

首先可以肯定的是,恒星有著一定量的壽命,且不同類型的恒星其活躍程度也有所不同。

一般來說,我們偏重于在主序星行列的恒星中選擇,原因在于這類恒星處于穩定的時期,通過燃燒其內部的氫氦等物質,對外釋放能量。

而在主序星中,人們根據光譜分為O型,B型,A型等多種,他們的溫度根據其光譜的不同也所有不同。

但是并非所有的恒星周圍都適合生命的孕育,例如O型主序星,盡管它屬于主序星的一種,但是其質量巨大,溫度也非常的高,亮度也超乎我們的想象。

這種類型的恒星,壽命較短僅有一千萬年,且釋放的能量足以烤干周遭的一切行星,因此不適合生命的孕育。

與之相對的,我們的太陽對應是主序星中的G型星,質量適中,所對外釋放的能量會相對較少,壽命約有100億年左右。和太陽質量相比小一些的K型矮星和M型矮星其存在宜居帶的可能性較大。

因此,科學家近年來把目光放在了G型,K型以及M型恒星的周圍,希望在此的宜居帶上發現適合生命孕育的行星。

所謂宜居帶,指的在恒星周圍一定范圍內,存在一個可適的地帶,該地帶的行星擁有著適合的溫度,這種溫度可以讓水以液體的狀態存在于表面。

從上圖我們可以發現,M型矮星和K型矮星以及G型星三者之間的宜居帶的大小,和G型星相比,M型和K型兩種恒星其質量和溫度均有所不足,因此它的宜居帶更靠近其母星。

其中,M型矮行星的宜居帶最小,但和K型和G型相比,其擁有著更長的壽命,最長可達1000億年。其在宇宙中的數量也更多,據估算其數量占整個銀河系恒星總數的70%以上。

因此,和其他恒星系相比,M型矮星的數量更多,本應成為天文學家首要尋找的目標,但由于其有著非常活躍的磁場,對外大量的不利于生命生存的輻射和射線。

其特定時段所釋放的X射線可能達到了寧靜期太陽輻射的400倍以上。

而太陽所屬的G型星,有著最大的宜居帶,但是它們的數量較少,估計僅占銀河系的6%,尋找難度較大,特別是尋找正值青壯年時期的G型星難度更大。

和前面兩者相比,K型矮星反而成為了科學家們首要需尋找的目標。首先,從壽命上而言,他們通常有著400億年的生命,是太陽這類G型星的4倍以上。

其次,宜居帶大小上看,他們的宜居帶不算小,在宜居帶上有著穩定磁場的行星,足以抵御危害輻射。最后這類恒星數量占據了13%的銀河系恒星數。

人們尋找宜居星球結果

我們尋找地外文明的腳步從未停止,但是以目前所知的范圍內,仍未尋找到生命存在的蹤跡。

自上個世紀60年代起,人們就針對尋找外星文明開展實行一系列的計劃,例如開普勒計劃、奧勒瑪計劃等等。但是由于宇宙過于龐大,目前仍未發現生命的蹤跡。

事實上,除卻行星位于宜居帶外,對于行星來說,成為宜居行星,還需要具備一系列的條件。

首先,便是便是一顆大質量的衛星。盡管月亮的存在可以說是非常的詭異,但是不可否認的是,如果沒有這顆巨大的衛星,地球上孕育生命將會是一件非常困難的事情。

研究顯示,月球可以有效穩定地球的自轉。而自傳對于地球的氣候,四季、晝夜等具有重要的意義。

例如太陽系中的天王星,其自轉軸嚴重傾斜,這導致其一天就有幾百年的時間。

同時大體積的衛星,可以有效的阻止可能落在地球上的小衛星們,盡可能的排除那些不利于智慧生命演化的成分。

其次,同恒星系內要有一顆較大的行星以阻擋外來威脅。在太陽系中,木星就是承擔這一任務的角色。

在太陽系中,在類地行星和氣態行星之間存在一圈小行星帶,如果失去木星的引力作用,其非常有可能落在地球上,給地球的生命帶來毀滅性的打擊。

6600萬年前,一顆直徑約6英里的小行星撞擊地球,直接將地球上的生物毀滅了近75%以上,我們稱之為第五次生物大滅絕。

而曾經的地球霸主恐龍在那場災難后,便再也消失不見滅絕。

最后,星球自身也必須要具備一定的條件。一顆適合生命繁衍的類地行星,表面需要有液態水、合適的大氣層以及一定的地磁場。

液態水存在與否行星所在的地帶有著重要的關鍵,除卻距離合適的位置,行星需要具有一定的質量,這樣就可以保證具有一定的引力,可以牢牢的鎖住水分,防止水分子逃逸在宇宙空間去。

像我們的鄰居火星,其質量不足,使得火星上有的水分被散至宇宙空間之中。

同時,大氣層需要穩定且以氧氣為主要成分,大氣層對于很多行星都有存在,例如被譽為地球孿生姐妹的金星,和人類移民計劃火星均有大氣層。

但是金星的大氣層以二氧化碳為主要成分,且非常的濃密,下著硫酸雨,被稱為地獄也不為過。和它相反的是,火星的大氣層也以二氧化碳為主要的成分,但是異常的稀薄,也難以孕育生命的誕生。

最后,便是磁場。這種磁場是行星對抗太陽風的有力武器,缺少磁場或磁場偏離,都可能導致星球上的生物在宇宙輻射中,直接團滅。

綜合而言,在宇宙千億的恒星中,找到一顆類似于地球的星球是一件非常不容易的事情。

因此,當科學家在看到超級地球格利澤時候,所展現出的興奮度,也就不難理解了。

超級地球格利澤581g

格利澤581g最早是被2010年10月9日,被美國夏威夷凱克天文台的望遠鏡所觀測到。這顆普通的行星之所以被天文學家發現,是其獨特的位置。

它位于格利澤581星系中的第六位,根據行星命名法則,我們將其命名為格利澤581g。根據凌日法觀測,這顆星球的直徑略大于地球,但質量達到了地球的3-4倍左右。

進一步發現,其母星格利澤581體積和質量略微小于太陽,是我們上文中所提及的K型矮星系列中。因此,它的宜居帶均較為靠近其母星,對于格利澤581來說也同樣的情況。

據推斷,這顆581g與母星之間的距離僅為1/10,這一距離比太陽系中距太陽最近的行星水星到太陽之間的距離還要近。

科學家預測,該行星的表面溫度在-12℃--31℃之間,這個溫度和地球的初步推算的絕對溫度較為接近。

但是需要注意的是,由于581g距離其母星過近,科學家推斷其可能和水星與太陽一樣,被自己的母星潮汐鎖定,只有一面永遠朝向自己的恒星。面向恒星一面的溫度約為十幾度到二十幾度,而背面約為零下一百到兩百度。

所幸的是,由于其本身軌道較小,他的自轉時間和公轉時間大抵相當,加之其略大的質量,足以讓擁有一個足夠質量的大氣層,這有助于讓它的內部產生溫室效應,從而保證全球的氣溫。

此外,科學家推斷該行星的表面上,擁有大量的水,產生生命的可能性較大。但是對于部分樂觀主義的學者來說,一定會產生生命的說法未免有些太過。

但是可以肯定的是,位于宜居帶,其質量適合,擁有液態水,也已完成了宜居星球的基礎判定。

而參照地球所提出的具有大質量的系內行星的保護,以及較大質量衛星的鞏固,仍需要科學家后續不斷的觀察來揭秘這個蘊含無限希望的星球,是否存在生命的可能性。

盡管格利澤581g并不是一定擁有生命,但他的發現點燃了科學家的探索系外生命的熱情。要知道,這個格利澤星系距離地球僅僅20多個光年,而銀河系卻擁有十萬個光年。

按照這一推算,在浩瀚的銀河系中將擁有無數可能存在生命宜居星球。

而伴隨著人類文明的進步和發展,相信會有更多的宜居星球被發現,屆時曾經在電影里、小說中產生的遨游宇宙的畫面,終將如數兌現。

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