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太陽和地球的搭配其實並不完美,可以說有點美中不足

太陽和地球:搭檔並非完美

人類是非常幸運的,地球是目前宇宙中我們已知的唯一存在生命的地方,而這與太陽和地球得天獨厚的自然條件密不可分。太陽是一顆正值壯年的恆星,穩定地向外發出能量,能量主要集中在可見光波段,既可以給地球生命提供能源,又不會由於輻射過強危害生命安全;而地球到太陽的距離也非常合適,既不太遠也不太近,溫度適宜;再者,地球還有大氣和液態水,這一切簡直是為生命的產生和發展量身定做的。雖然科學家們相信符合這樣條件的行星在宇宙中應該有很多,但長時間的觀測還沒有發現這樣的行星。這樣看來,有人相信人類是宇宙中特殊的存在,也是可以理解的。

然而,成功並不等於完美,雖然地球和太陽是我們已知唯一一對成功的搭檔,但在天文學家看來,它們的組合其實並不完美,其中難免有些美中不足。

我們知道,恆星是由於其中的帶電等離子氣體在不斷轉動,製造出了電流,從而產生磁場的。

恆星轉動越快,磁場也就越強。太陽在40億年前的「青少年時期」,轉動速度要比現在快十幾倍,就像人在青少年時期精力過剩一樣。所以年輕太陽的磁場也就比現在要強得多。磁場強的話,太陽表面耀斑之類的活動就越劇烈,會釋放出比現在強數百倍的X射線和紫外線,而這樣強烈的輻射完全可以殺死地球上出現的任何生命。這就限定了地球生命出現的時間要很晚,必須在太陽稍微變得平靜之後。

而且太陽這樣品質的恆星,從現在開始5億年後光度就會開始上升,這使得地球溫度越來越高,在20億年內會使地球熱得讓生命無法繼續存在。這樣看來,太陽適合於生命的時期開始得晚,結束得早,因此地球上生命可以存在的時間是相當有限的。與太陽相比,品質更小的橙色恆星就更適合生命生存一些,它們的壽命有200到400億年,比太陽長得多。

在這類恆星周圍,處於合適軌道位置的行星適合生命生存的時間可達幾百億年,它為生命發展演化所提供的時間要比地球上充裕得多。據觀測發現,宇宙中這類橙色恆星的數量是太陽類型恆星的十幾倍,它們才是為生命提供合適環境的主力軍。

有些科學家研究了紫外線對DNA分子的破壞作用,以了解恆星輻射對可能存在的地外生命的影響。他們發現,對DNA分子破壞最嚴重的是紫外線中波長在200納米- 290納米的短波部分。由於波長短,對應的能量就高。

一般恆星的大氣可以分為三層,最裡面是光球層,外面則是色球層和日冕層。對於溫度較高的恆星,紫外線的短波成分是光球層發出的,而溫度比較低的恆星,短波成分是色球層發出的。如果單單只有光球層或者色球層發出紫外線也就罷了,可是我們的太陽卻是「雙管齊下」,光球層和色球層都有大量短波紫外線發射出來,所以太陽實在稱不上是生命的好鄰居。

好在地球上最初的生命自己「爭氣」,在地球大氣沒有臭氧層抵擋太陽紫外線照射的情況下也頑強地生存了下來,並且自己製造出大量氧氣,形成臭氧層,保護地球生命。繁衍到如今,一方面,現存的生命都繼承了祖先對紫外線的防護機制;另一方面,地球大氣的臭氧層已經把太陽的大多數紫外線擋在了門外,所以地球上才有今天的勃勃生機。

不僅太陽不是最適合生命的恆星,地球恐怕也不是最適合生命的行星。

行星的大氣也是生命存在的重要條件,大氣不但為我們提供呼吸的氧氣,還可以保持熱量,調節地球表面的溫度,是很多生命包括人類生存必不可少的。地球雖然有引力束縛著大氣,但是仍然有大氣分子不斷地向宇宙太空逃逸,有朝一日,大氣就會跑光,從而影響生命的生存。而品質大的行星,引力比較強,大氣流失得就慢。所以,科學家認為直徑相當於地球2到3倍的行星才更適合生命居住。

行星作為生命的搖籃,還有個重要的條件就是磁場。

磁場作為一道屏障,一方面可以抵禦恆星發出的高速帶電粒子「風」,不讓恆星把大氣吹跑;另一方面也可以抵擋高能宇宙射線,防止對生命的直接傷害。行星的磁場是核心中液態鐵對流而產生的,地球品質小,地核的溫度就不能長久地保持高溫,而大品質的行星內部溫度更高,更容易保持自己的熱量,使得核心區域可以長久保持液態,進而磁場可以長久存在,所以更適合生命長時間的生存和發展。

既然地球不是完美的生命誕生之地,尋找外星生命的時候自然也不必拘泥於「類似地球」的行星了,生命在宇宙中分布可能比過去人們猜測

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