銀河系中散布著百萬個棲息生物的行星嗎？
作者：魯?shù)婪?#183;基彭哈恩
魯?shù)婪?#183;基彭哈恩（1926——），德國天體物理學家。生于捷克斯洛伐克。1965年至1974年任哥廷根大學天文學與天體物理學教授，后任馬克斯·普朗克天體物理研究所所長。1985年至1991年任國際天文學聯(lián)合會副主席。他是密近雙星質(zhì)量轉(zhuǎn)移演化理論的創(chuàng)始人之一。
我們在宇宙中是不是獨一無二，也就是別的星球上或其鄰近處有沒有生命存在？這個問題的提出比我們知道恒星是別處的太陽還要更早。尼古勞斯·馮·屈斯和喬爾丹諾·布魯諾都曾為此傷過腦筋。為此，兩人之中一位幸免于難，另一位不得不在烈火中為真理而獻身。
講到銀河系中其他天體上的生命問題，這里只打算談那種和地球生命的化學成分類似的情況；特別要提出來作為先決條件的是，這種生命離不開液態(tài)水。我們想知道，在某行星上是不是已經(jīng)存在類似人類甚至進化階段更高的生物。不論是這兩種情況的哪一種，像地球上那樣長的演變年代看來總是必需的。南非德蘭士瓦省翁弗瓦赫特的發(fā)掘結(jié)果告訴我們，早在35億年前地球上就存在過比較高級的單細胞生物藍藻，而人們估算的地球年齡只比這個數(shù)量大10到15億年。所以我們要搜索的對象星周圍應(yīng)該具備這樣的條件，使原始生物至少已有40億年之久能穩(wěn)定地向較高級生物進化。
讓我們來回顧一下我們這個行星上的生命發(fā)展史。天文學家海因里希·西登托普夫作過這樣的形象比喻：假想我們能把大約50億年長的地球史壓縮成一年，那么原來的1億年就變成1個星期，實際演變中的160年就轉(zhuǎn)化為一秒鐘。這樣一來，從宇宙和銀河系最老的恒星起源到太陽和地球的形成用這樣的壓縮時間表示大約經(jīng)歷了1年。假定太陽系的行星，包括地球，形成于第二年的1月份。那時大氣的主要成分還是氫，也就是宇宙中最豐富的元素。后來，氫逃脫了地球引力的束縛，氮和氧成為地球大氣的決定性成分?？墒窃缭跉浯髿鈺r代，簡單的生命形態(tài)已經(jīng)出現(xiàn)，而3月份就有了翁弗瓦赫特單細胞生物。生物仍在不斷進化，但是我們了解得比較確切的只有假想壓縮年的最后6個星期，這是因為得到了由化石揭示的信息。在此期間大部分的氫已經(jīng)逃散，各類生物的習性轉(zhuǎn)而與氧相適應(yīng)。11月末是植物，稍后是動物征服了各個大陸；曾經(jīng)在地球上稱雄1星期之久的古代巨形爬蟲類，在圣誕節(jié)兩天假日期間滅絕了；12月31日23時出現(xiàn)了“北京人”；新年來臨前10分鐘，尼安德特人才來送舊迎新；夜半前5分鐘，現(xiàn)代人種誕生了；新年只差30秒鐘時，世界歷史記載開了頭。就在這最近30秒鐘內(nèi)陸球上的人數(shù)增加了百倍。這種增加在最末若干秒內(nèi)更是急速，光是最近一秒鐘間全球人口就增長為原先的3倍。在除夕花炮上天前不到4/10秒鐘的時候，人類開始發(fā)射無線電廣播節(jié)目。
盡管地球從誕生以來的大部分時間中都孕育著生物，但是我們稱之為文明的年代卻只占生物存在時期的一個微乎其微的分數(shù)。
生物進化的過程如此漫長，把它和恒星演化的時間去對比沒有什么不恰當。我們知道，天上有的恒星那樣年輕，甚至爪哇猿人曾經(jīng)是它們誕生的見證人。在這種恒星周圍的行星上，目前高級生物還來不及形成。我們也知道，大質(zhì)量恒星發(fā)光發(fā)熱只有幾百萬年，這對于生物進化實在太短暫了?？磥砗线m的對象只有從質(zhì)量相當于或小于太陽的恒星中去找。銀河系大約共有恒星千億，其中絕大多數(shù)的質(zhì)量都算“合格”，這是因為質(zhì)量較大的恒星終究甚少。
除了百分之幾的少數(shù)例外，銀河系中恒星的發(fā)熱年代都很長，足以使智慧生物漸漸形成。但尚不清楚的是這些星有沒有行星圍繞著它們轉(zhuǎn)，因為只有在圍繞恒星公轉(zhuǎn)的天體上才能具備液態(tài)水所需的溫度?？上煳膶W家對別的太陽周圍的行星還一無所知。由于它們實在太遙遠，即使離我們最近的一些恒星確有這種伴侶天體繞它們轉(zhuǎn)，人們也還沒有能做到用望遠鏡直接觀測這些微乎其微的對象。可是話說回來，別的太陽周圍也有行星繞著轉(zhuǎn)，這是非?？赡艿?；首先，人們要打破生活在一個獨特太陽系中這樣一種概念的束縛。科學發(fā)展史曾一次又一次地表明，那種把人類放在宇宙中侍優(yōu)地位的想法，都是錯誤的信念。
我們已經(jīng)了解，宇宙物質(zhì)的角動量很可能使單星周圍形成行星系。人類自己所處的行星系也支持這種觀點。巨大行星木星和土星甚至以它們的衛(wèi)星群在周圍組成了具體而微的“行星系”，看來這也要歸因于角動量。因此，單星周圍都有行星系在運轉(zhuǎn)的假想是合理的。
如果在恒星形成的過程中由于角動量因素而產(chǎn)生了一對雙星，那么即使在此以前行星曾經(jīng)出現(xiàn)過，它們也應(yīng)該在不長的宇宙演變歲月中不是落到其中的一顆星上，就是被甩到宇宙空間。因為認真觀測表明半數(shù)以上的恒星是雙星，所以銀河系中算下來還剩大約400億恒星伴有行星。
問題又來了：這些行星與各自恒星的距離是否合適呢？一個行星至少應(yīng)該滿足的條件是它與所屬恒星的距離使得輻射在它表面造成液態(tài)水所需的溫度。在太陽系中，水星極靠近太陽，而離太陽比火星更遠的所有外行星則受陽光照射太弱，不夠溫暖。別的恒星周圍的行星我們始終還沒有見到，怎樣才能知道它們之中有多少已經(jīng)具備了距離恒星恰到好處的條件呢？我們的辦法只有和自己所處的行星系類比。地球無疑地處在太陽生命帶內(nèi)部，火星和金星靠近此帶邊緣。“水手”號探測器拍得的照片表明，火星表面的荒涼程度和月球表面類似。盡管火星有大氣并且含有水分，但是在它表面上軟著陸的一系列“海盜”號探測器經(jīng)過取土分析并沒有發(fā)現(xiàn)生物細胞的任何跡象。蘇聯(lián)的一批探測器測得的金星表面溫度超過450攝氏度，所以金星也不是生物棲息的場所。此太陽系中我們似乎是獨此一家。
只要仔細想想，一個行星必須同時滿足多少條件才能棲息生物，我們就會明白，天體具備適于生物的氣候是多么希罕的巧例。1977年，在美國航空局工作的科學家邁克爾·H·哈特指出，只要把我們對太陽的距離縮短5％，地球上的生物就會熱不可耐而不能生存；這段距離只要加長1％，地球就要被冰川覆蓋。我們所居住的行星伸縮余地是不大的。因此他認為，外部條件合適，使生物能進化到較高級階段的行星，在銀河系中最多只有100萬個。
