▲圍繞其他恒星旋轉(zhuǎn)的類地行星可能并非由石頭構(gòu)成，而是由碳組成——地殼是石墨，內(nèi)部是鉆石，海洋則充斥著焦油。
撰文/喬治·馬瑟（George Musser）
天文學(xué)是一門另類的科學(xué)，天文學(xué)家最想找到的東西卻很平常：類似地球的另一顆行星，殘酷宇宙中適宜生命生存的另一個(gè)避難所。2009年3月發(fā)射的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡是迄今在類太陽恒星周圍尋找類地行星的最佳工具，而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的太陽系外行星大都是氣態(tài)巨行星。許多人預(yù)言，2010年科學(xué)家將會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽系外的第一批“地球”。但如果說現(xiàn)在已知的這些與天文學(xué)家原先的預(yù)想大相徑庭的巨行星本身就代表著某種暗示的話，說不定太陽系外的“地球”也會(huì)跟我們的地球大不一樣。
近年來，理論學(xué)家已經(jīng)意識(shí)到，質(zhì)量跟地球相當(dāng)?shù)钠渌行强梢允且活w巨型水滴、一個(gè)巨型氮?dú)馇?，或者就是一大塊鐵。隨便寫出一種你喜歡的元素或者化合物，都可以用它們“造”出一顆行星。這些行星存在的可能性，在很大程度上取決于碳和氧的比例。這兩種元素是排在氫、氦之后宇宙中最常見的元素，在行星系統(tǒng)的胚胎時(shí)期，它們會(huì)結(jié)合成一氧化碳成對(duì)出現(xiàn)。在數(shù)量上稍稍勝出的元素，最后將主宰行星的化學(xué)組成。
在我們的太陽系中，氧占據(jù)了主導(dǎo)。雖然我們傾向于認(rèn)為，地球是以生命要素碳為基礎(chǔ)的，但其實(shí)它只是少數(shù)派。類地行星實(shí)質(zhì)上由富含氧的硅酸鹽構(gòu)成。外太陽系則充斥著另一種富含氧的化合物——水。
一項(xiàng)新的研究詳細(xì)向我們展示了太陽系中的碳輸?shù)暨@場(chǎng)比賽的過程。美國亞利桑那大學(xué)和行星科學(xué)研究所（Planetary Science Institute，PSI）的杰德·邦德（Jade Bond）、亞利桑那大學(xué)的丹蒂·勞蕾特（Dante Lauretta）及PSI的戴維·奧布賴恩（David O’Brien），模擬了太陽系形成過程中不同化學(xué)元素在其中的分布。他們發(fā)現(xiàn)碳以氣態(tài)形式出現(xiàn)在原行星盤中，最終會(huì)被吹入深空；胚胎期的地球根本挽留不住它們。我們身體里的碳必定是后來由小行星或彗星帶來的，它們形成時(shí)所處的條件使它們留得住碳。
2005年，當(dāng)時(shí)在美國普林斯頓大學(xué)的馬克·庫切納（Marc Kuchner）和當(dāng)時(shí)在華盛頓卡內(nèi)基研究所的薩拉·西格（Sara Seager）指出，如果碳氧平衡偏向另一側(cè)的話，地球就會(huì)變得完全不同。地球不再會(huì)由硅酸鹽組成，而將由碳化硅（silicon carbide）之類的碳基化合物和真正的純碳構(gòu)成。地殼將主要由石墨組成，地下幾千米處的壓力足以將它們轉(zhuǎn)變成鉆石和其他晶體。一氧化碳或甲烷冰將會(huì)取代水冰，焦油則可能會(huì)形成海洋。
銀河系中可能充斥著這樣的行星。按照邦德引用的巡天觀測(cè)數(shù)據(jù)，擁有行星的其他恒星平均的碳氧比要高于太陽，她的小組所做的模擬也預(yù)言，絕大多數(shù)這樣的行星系統(tǒng)會(huì)形成碳行星。邦德說：“有些恒星的化學(xué)構(gòu)成跟太陽有著巨大的差異，由此形成的類地行星在組成上也會(huì)大相徑庭。”
當(dāng)然，其他巡天觀測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，太陽在它所處的這類恒星當(dāng)中是非常普通的。不過開普勒空間望遠(yuǎn)鏡或許可以解決另類行星的問題，因?yàn)榧词顾芴峁┑挠嘘P(guān)太陽系外行星的信息很有限，差不多只有質(zhì)量和半徑，那也足以透露它們的大致構(gòu)成。
在更加奇特的環(huán)境下，比如在白矮星和中子星周圍，碳地球可能會(huì)變得尤為普遍。銀河系中某些富含重元素的區(qū)域，例如銀河系中心，會(huì)具有較高的碳氧比。隨著時(shí)間的流逝，恒星不斷地制造出重元素，這個(gè)天平將會(huì)進(jìn)一步向碳傾斜。
諸如此類的天文發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)于平常和不平常的觀念。銀河系中的絕大部分物質(zhì)是暗物質(zhì)，絕大多數(shù)恒星要比我們的太陽更紅、更暗弱，現(xiàn)在看來，似乎其他的地球也可能不再和我們的地球相似。如果說有什么事物偏離了“正常”而被稱之為“另類”的話，那就是我們自己。
