“第二个地球”:一个美丽的童话?( 三 )


系外行星观测在最近几年取得了重要进展, 截至今天(2015年7月24日), 已确认的系外行星达1935颗, 属于1225个行星系统, 其中484颗系外行星位于多行星系统内(数据来源:http://exoplanet.eu/catalog/) 。 系外行星的观测方法也有新的突破, 其中用凌日时间变分法发现3颗, 脉冲星计时法发现18颗, 直接成像法发现51颗, 微引力透镜发现34颗, 径向速度或天体测量法发现591颗, 凌日法发现 1 179颗 。 开普勒望远镜自2009年发射以来在太空开展的天文观测, 大大提高了系外行星搜索的效率, 目前已经探测到18 000颗可能的系外行星, 其中262颗与恒星的距离不远不近, 位于温度适宜的宜居带 。
系外行星的探索具有重要意义 。 我们知道, 太阳系是从一团弥漫着气体和尘埃等星际介质的太阳星云逐渐凝聚、演化而来的 。 目前, 太阳系已经演化到了行星形成的晚期, 但我们对行星形成的早期历史并不清晰 。 通过系外行星搜寻, 发现那些处于不同形成阶段、不同类型的行星, 有助于理解行星是怎么形成的, 未来将向什么方向演化 。 我们的地球也是一颗行星, 具有行星所共有的一些特征, 系外行星的探索, 有助于研究行星的形成和演化过程, 更有助于预测地球的未来, 这关于人类未来的命运 。
系外行星真的适合人类生存吗?
在很多新闻报道中, 系外行星往往被称为“超级地球”“最类似地球的行星”“第二地球”等, 这似乎描绘了一个光明的前景, 人类未来有可能移居到这些星球上去 。 但作为冷静的探索者, 我们需要思考这些系外行星是否真的像地球一样, 人类未来是否真的有可能移居到这些行星 。
如果是短期登陆探访, 有很多太空探索的目的地可供人类选择, 因为密闭的登陆舱和厚重的宇航服可以保护我们 。 但如果要移居到另一颗星球, 这就要求找到一个适宜人类长期居住的天体, 这个天体必须具备更为苛刻的条件:
首先, 要有大气层的保护 。 以地球海平面的大气压力为1个标准大气压为标准, 医院里的高压氧气治疗为1.4个大气压, 珠穆朗玛峰顶约为0.41个大气压 。 如果系外行星的大气太稠密或太稀薄, 人类的心肺功能都将难以承受 。 如金星表面是90个大气压, 连载人登陆都无法实现, 更不可能适合人类生存了 。
除大气压外, 还要拥有合理的大气成分和比例 。 地球大气的主要成分是氧气和氮气, 而且要符合一定比例 。 氧气含量过高, 人会发生“醉氧”, 过低则会缺氧 。 但是, 目前的探测手段还难以确定系外行星是否拥有大气层, 更难以判断大气成分 。 从太阳系的经验分析, 土卫六的大气是氮气和甲烷, 木卫二为纯氧, 金星大气主要为二氧化碳, 可能大多数系外行星的大气成分主要为氮气、甲烷、二氧化碳等, 根本不适合人类生存 。 除了氧气, 地球大气层中的微量气体也发挥了很大作用, 比如臭氧过滤掉了对人类危害最大的紫外辐射 。 系外行星如果没有臭氧层, 人类患皮肤癌的概率将大大增加 。
其次, 要有液态水和适宜的温度 。 水是生命之源, 根据地球的经验, 生命的存在离不开水 。 有了水, 才有可能形成生态系统, 人与生物圈才能形成相互依赖、不断进化的生态系统, 否则人类单独是难以长期生存的 。 实际上, 现有科技手段还无法证实系外行星上是否有液态水, 只能根据系外行星与恒星之间的距离来估算行星上的温度, 并根据温度范围推断是否有液态水的存在, 并非探明真的存在液态水 。 即使系外行星与恒星的距离位于宜居带内, 也并不能保证行星表面具有适宜的温度 。 行星大气层的密度和成分将显著影响行星表面的温度 。

推荐阅读