外星人有很多吗?不存在的 宜居带比我们以前想象的小很多

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许多仿真模型显示,许多系外行星可能存在有毒的大气,限制了外星人生存的可能性。

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图解:“宜居带”通常被定义一颗恒星周围的一定距离范围,在这一范围内水可以以液态形式存在,但是研究表明这样定义可能过于粗略。

图片来源:DOTTEDHIPPO/GETTY

科学家表示:许多太阳系外的行星位于恒星的“宜居带”,但是这些行星可能拥有有毒的大气。这一发现可能大大限制了能够诞生比微生物更复杂生物的系外行星的数量。

在传统认知上,行星在恒星周围的一定范围内能够接收到一定量的恒星能量,这些能量可以使该行星存在液态水,而这个范围,就被称之为宜居带。这个范围的边界在很大程度上取决于主恒星的大小和温度。

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做个比喻吧,如果这颗恒星又冷又暗,那么它的宜居带就会离恒星很近,就像在一个寒冷的夜晚,宿营者紧紧地围绕着垂死的火焰的余烬。如果它又热又亮,宜居带就在更远的地方,就像那些想不被大火烧死的露营者一样。

但是,行星的大气层也起着类似于露营者服装的作用。离火源越远,你就需要保暖的夹克以防止冻伤。在更靠近的地方,你不需要比一件T恤衫更多的衣物。这个比喻中的夹克衫是温室气体,比如二氧化碳,它通过保留太阳的热量来保持地球的温暖。

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美国加利福尼亚大学河滨分校博士后研究员爱德华·施维特曼说:“这便一个问题,离恒星越远,就需要更多的二氧化碳来保持不冻结状态。” 他在美国密苏里州圣路易斯市的美国天文学会(AAS)的一个会议上说:“事实上,在宜居带的边缘地区,保持足够的温度可能需要比我们大气层中多出数万倍的二氧化碳。”

“但这对微生物来说不是问题-很多微生物都能在这样的条件下生存下来。但即使是对于最简单的动物生命形式,这都远远超出已知的有毒水平。”

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刚刚好的行星可能不是那么好

“在大多数恒星宜居带偏外侧的半数以上的行星,需要其大气层中至少含有10%的二氧化碳才会存在液态水。这些二氧化碳对人类生存来说是极其有害的。”

他补充说,如果你想要一个二氧化碳含量很高的星球,同时在其中的人类和其他高级动物不会中毒,那么传统意义上的宜居带就会缩小到三分之一以下。

同为研究小组成员的加州大学里夫分校的生物地球化学家蒂莫西莱昂斯“想象一下'复杂生命的宜居带’被定义为一个安全区,在其中的星球上拥有丰富的生态系统,就像我们今天在地球上发现的那样。结果表明,像我们这样复杂的生态系统不可能存在于传统上定义的那样宜居带的大多数地区。”

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二氧化碳并不是唯一的问题,另一种有毒气体是一氧化碳。我们通常把它与空气污染联系起来,但它也可能是由自然原因产生的。即使在相当少量的情况下,一氧化碳也会与血液中的血红蛋白结合,阻碍氧气运输到需要氧的细胞,导致它们因缺氧而死亡。

然而,在地球上,这种气体一般不会累积到致命的程度,除非在封闭的空间(例如汽车发动机运转的车库),因为它会被在太阳光中的紫外线迅速催化而反应成为无害气体。但大多数恒星都比太阳暗。其中最暗淡的,通过施维特曼的研究小组计算出,它不能产生足够的紫外线来清除在其宜居带中一部分的任何行星大气中的一氧化碳。

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同时施维特曼也指出这些环境虽然不适合我们所了解的人类或动物生存,但是可能是某些类型的微生物生活的天堂。当然,外来物种可能会在血液中使用血红蛋白以外的其他物质。

例如,在《星际迷航》中,像斯波克这样的瓦肯人有绿色血液,因为它使用含铜化合物进行氧气输送,而不是含铁血红蛋白。尽管这是科幻小说,但地球上某些的软体动物实际上确实使用了叫做血清素的一种铜化合物,作为血红蛋白的替代品。他们的血是蓝色的,不是绿色的,但它们也不容易在有一氧化碳的环境中毒。

然而,高等动物比软体动物需要更多的氧气,所以他们使用血红蛋白。

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施维特曼说:“血红蛋白是我们所知道的最有效的携氧化合物。”此外,他补充说,即使外星生物进化找到了解决生存在一氧化碳问题的方法,但这也不是唯一一种在暗星的紫外线弱辐射下能够积累到有毒水平的气体。

“所以,有许多潜在的问题,”。

他并不是说我们应该放弃寻找外星人。相反,随着成千上万颗新的系外行星被发现,他的团队的研究可以帮助其他科学家将注意力集中到最有可能的候选行星上。“我们的研究结果表明,复杂的生命需要许多我们以前不知道的东西。”

莱昂斯补充道:“这是第一次通过考虑地球生命的生理极限来预测宇宙其他地方复杂生命的分布。”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. cosmosmagazine

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翻译:天文志愿文章组-不想读文献的汉子

审核:天文志愿文章组-

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2.天文学名词

3.原文来自:https://cosmosmagazine.com/space/et-habitable-zone-much-smaller-than-previously-thought

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