地球是人類唯一的家園,也是所有地球生命體的唯一家園,到目前為止,人類尚未在地球以外發(fā)現(xiàn)生命。當然,人類是十分渴望探索地外生命的,因為這關系到人類的起源和未來,為此,我們依舊孜孜不倦的在茫茫宇宙中探索,當前我們探索地外文明的主要方法就是以地球的條件為藍本,來尋找宇宙中和地球狀況相似的行星,那么那些行星上也有可能孕育有生命,我們可以把這類行星稱為“地球的兄弟”,其中個頭比地球大的可以稱為“超級地球”。
地球生命的保障條件
太陽系內(nèi)有八大行星,只有地球上孕育有生命,銀河系內(nèi)的行星數(shù)量更是眾多,理論上應該存在和地球狀況相似的行星,從而孕育有生命,那么保障地球生命出現(xiàn)的條件有哪些呢?保障地球上有生命的條件主要有五大方面,我們稱為“金鎖鏈條件”,包括外部條件和內(nèi)部條件兩方面。外部條件有兩個,一個是穩(wěn)定的光照,也就是太陽系內(nèi)的中心天體太陽,太陽源源不斷的向外釋放太陽輻射,雖然只有二十二億分之一到達地球,但是對于地球生命的演化是極其重要的,而且數(shù)十億年以來,太陽輻射十分穩(wěn)定,這非常重要。
人類發(fā)現(xiàn)的超級地球集合
第二個外部條件是安全的運行環(huán)境,所謂安全的運行環(huán)境是指地球在太陽系內(nèi)繞太陽公轉的軌道十分安全,八大行星各行其道,軌道互補相交,避免了彼此之間的碰撞,太陽系內(nèi)除了八大行星外,雖然還有矮行星、小行星、彗星等天體,雖然也有與地球相撞的可能性,據(jù)研究恐龍的滅絕可能就是由于小行星的撞擊,雖然恐龍滅絕了,但是地球生命還在進化延續(xù),所以總體來說地球的運行軌道是安全的。
太陽系八大行星示意圖
保障地球上生命存在的地球內(nèi)部(自身)條件有三個,第一個是適宜的溫度范圍,地球的平均溫度為15℃,處在0℃至100℃之間,這是保障水能夠以液態(tài)存在的溫度條件,這是生命演化十分重要的條件。地球適宜的溫度范圍,首先是由于日地距離適中,地球距離太陽大約1.5億千米,地球獲得的太陽輻射能量剛好,比地球近的如水星、金星則溫度過高,比地球遠的火星、木星等則溫度過低。
太陽磁場動態(tài)圖
其次是由于地球的自轉,地球的自轉產(chǎn)生了晝夜交替,地球的自轉周期為23小時56分鐘4秒,保證了地球白天升溫不會很高,夜晚降溫也不會很低,比如水星自轉周期約為58個地球日,經(jīng)歷長時間的白天和黑夜,升溫和降溫都十分劇烈。再次是由于地球大氣層的保障,地球大氣層對于白天太陽輻射有削弱作用,而對于夜晚又有保溫作用,進一步降低了地球表面的溫差。地球15℃的平均溫度和較小的晝夜溫差是生命演化的重要條件。
多彩森林
第二個內(nèi)部條件是液態(tài)水的存在,地球15℃的平均溫度是液態(tài)水存在的保障條件,地球表面覆蓋了大量的水,它們組成了地球的“水圈”,地球表面有71%的面積是被海洋覆蓋的,地球水體的總水量超過13.8億立方千米,水是生命的源泉,地球最初的生命就是在海洋中孕育出來的,地球生命的演化就是由海洋往陸地進化的,水是地球所有生命體所必須的物質保證。
海洋
第三個內(nèi)部條件是恰到好處的大氣厚度和大氣成分,雖然很多行星都有大氣,但是有的行星大氣層稀薄,有的行星大氣層稠密,地球大氣層厚度適中,形成了適中的大氣壓,比如金星的大氣層就比地球稠密的多,金星表面的大氣壓強是地球的92倍。另一方面是大氣的成分,地球大氣組成中78.1%是氮氣,20.9%是氧氣,剩下的部分包括二氧化碳、氬氣、氦氣、甲烷等氣體,很多行星中的大氣并不適宜地球生命生存,比如金星大氣的主要成分是二氧化碳。
地球大氣層
綜上,我們得到了地球生命的保障條件有五個,分別是穩(wěn)定的光照、安全的運行環(huán)境、適宜的溫度、液態(tài)水的存在和恰到好處的大氣厚度和大氣成分。地球要集齊所有這些條件,絕對是上天的眷顧了,雖然我們發(fā)現(xiàn)了不少“超級地球”,但是這都是初步判斷的,實際上可能絕大多數(shù)都不宜居。當然,我們是基于地球生命生存為前提分析的,并未討論宇宙中可能存在與人類不同的硅基生命體,甚至還有變形金剛的可能性。