1975年,一个叫恩利克·费米的物理学家提出了一个问题,引发了整个天文学界的迷思。他提出的问题解释起来非常简单,宇宙之大浩瀚无边,在这数百亿年的发展中,应该会有其他高等智慧文明存在。但问题是,如果宇宙中真的有高等文明,那么为什么过了这么多年,宇宙中还是一片寂静,连地外文明一丝一毫的讯号都搜寻不到呢?这个有关外星文明的诘问,被我们称作费米悖论。
至今为止,还未找到地外文明的我们,只能用这样的解释来回答费米悖论。也许,宇宙中的任何文明都没有办法突破星际旅行的技术瓶颈,所以只能被困在母星上生活,才显得宇宙如此冷清。但也有可能存在宇宙公约之类的东西,不允许高等文明干涉其他低等文明的生活。又或者,人类可能就是宇宙中唯一的智慧生命。虽然到了现在,我们依然没有办法回答费米提出的问题,但现在,我们或许可以排除掉一个错误答案!
人类在宇宙中并不孤单,因为我们发现了一颗与地球环境非常接近的类地行星。 科学家认为100%的生命都存在于它上面。 这款代号为 Gliese 581g 的超级地球有什么特别之处?
离地球最近的行星?
2010年9月,加州大学圣克鲁斯分校的研究团队公布了令人振奋的消息,在20光年外的一个星系中,有一颗类地行星格利,其环境与地球非常接近。 泽581g。 它是一颗围绕红矮星运行的岩石行星,大小与地球相似,其轨道也处于生命宜居带,因此研究小组认为其上必定存在液态水。
面对媒体,它的发现者之一斯蒂芬·沃特说:我不是生物学家,我从未在电视上扮演过这个角色。 但从生命的短暂性和习性来看,我认为格利泽581g上有生命的几率是100%。不过,它是否真的存在也遭到了一些科学家的质疑。
消息一出,格利泽581g立即引起了其他学者的关注。 根据HARPS光谱仪的观测数据,英国天文学家得出结论,红矮星格利泽581应该只有5颗行星,公转轨道的周期时间分别为3个。 5、13、67和400天,而所谓的第六行星格利泽581g被认为公转周期为36天。 我们知道行星离恒星越近,公转周期越短,那么怎么会有行星的公转速度比第五颗行星还快呢? 所以要么这颗行星不存在,要么是观测错误造成的错觉,要么判断其他行星的公转周期是错误的。
而美国也有学者支持这一观点。 他们认为,通过高分辨率的蝇眼探测研究,格利泽581拥有6颗行星的概率仅为0.0021%。 2011年,加拿大天文学家用贝叶斯分析再次印证了美国学者的说法。 即使是现在,第五颗行星 Gliese 581d 也被认为可能不存在。 所以直到现在,这颗被宣传为离地球最近的行星,在学术上被认为几乎是不可能的。 要知道,发现这颗行星的团队已经进行了 10 年的追踪研究。 怎么会得出完全不同的结论呢?
事实上,对于系外行星的探测,目前的技术手段还很原始。 我们无法直接观察太阳系外遥远的行星。 我们只能通过银河系的恒星来判断银河系中是否存在行星。 主要有两种方法,即看星星是否闪烁和振荡。 如果有行星绕恒星运行,当它在恒星和我们之间时,我们可以用仪器发现恒星的光线变暗了。 由此我们可以计算出这颗行星的轨道和周期。 另外,由于恒星还在拉动其他行星自转,就像抛球者的重心在体外一样,它的自转轴会轻微摆动。 依靠这两个观测数据,我们可以计算出这颗恒星与其行星之间的各种数据。
但是,这种观察的允许误差范围很小,一点点干扰可能会导致非常不同的结论。 所以在这里,我们不妨把争论搁置一旁,相信它确实存在。 这个被称为第二个地球的星球的环境与地球有多相似?
Gliese 581g 和大地一样吗?
如果这个星球上真的存在生命,为什么它会存在于这个星球上? 首先,我们来看看它与地球的相似之处。 根据研究小组公布的数据,格利泽581g的半径约为地球的1.2至1.4倍,因此体积比地球大,密度相当,质量为3至4倍 是地球的倍数。 这种情况说明了两点。 首先,大小和密度都差不多,说明它是一颗和地球一样的岩石行星。 所以可以想象,上面也有陆地、山脉和山谷。 至于是否有火山活动,目前还不得而知。 质量大于地球,说明格利泽581g的引力大于地球,所以应该有比地球更厚的大气层,温室效应也比地球强。
这对生命至关重要。 稠密的大气层可以阻挡恒星发出的紫外线和其他宇宙辐射,使表面的蛋白质不会被射线破坏。 然而,其大气中的氧气含量是否与地球相当尚不得而知,但氧气的存在与否并不是生命存在的先决条件。 因为世界上还有很多生物是厌氧的。 例如,在地球生命的早期阶段,大气中的氧含量很低,最早的生命形式是厌氧的。 蓝藻出现后,大气中的氧含量突然增加,进入大氧化时代,出现了更复杂的生命形式。 因此,无论大气中有多少氧气,Gliese 581g都具备孕育生命的资格。
然而,从它周围的恒星来看,格利泽581g比地球古老得多,因为它已经过了恒星的成熟期,衰变成了一颗光线昏暗的红矮星。 因此,我们不确定这颗恒星是否还有热核。 这是非常重要的。 首先,如果它的核心已经冷却下来,就不会有火的运动,行星内部的元素永远不会回到地面,为地表提供更多的无机物质。 此外,内核的冷却意味着它不再有磁场,这使得它难以承受太阳风。 如果恒星发出的高能离子没有被磁场屏蔽,它们就会侵入大气层。 大量的电离氧使其无法孕育出更复杂的生命。 换句话说,这个星球上 100% 都有生命。 至于它是高级生命形式,还是简单的细菌,尚不得而知。
不过,Gliese 581g 也和地球有很大的差距。 例如,它与自己的太阳之间的距离远小于地球的距离。 我们与太阳的距离为1.5亿公里,而它与恒星的距离仅超过900万公里。 如果将Gliese 581g放置在太阳系中,它很快就会被太阳释放的热量燃烧成一个数千度的火球,不过好在它周围的恒星比我们的太阳软得多。 这颗红矮星已经过了它的壮年。 根据计算,它正好处于生命宜居带的远端。 此外,离自己的恒星太近的一个特征是它会被恒星潮锁定。
所谓潮汐锁定是指行星的自转周期与公转周期相同。 月球和地球处于潮汐锁定关系,因此月球永远只有一面面向地球。 可以想象,这颗行星将永远面向恒星的一侧,温度应该会很热。 根据研究小组的估计,格利泽581g的平均表面温度应该在负12摄氏度到负31摄氏度之间。 那么,这个星球真的是冰球吗? 不一定,这颗行星只是昼夜温差比较大而已。 据估计,在面向太阳的一侧,最高温度可能达到50摄氏度,而在面向太阳的一侧,最低温度可能会达到零以下。 而在它昼夜过渡的暮光线附近,温度可能超过20度,那里不仅会存在液态水,而且可能还会有很多生命。
据此,我们可以大胆猜测,如果近距离观察格利泽581g,我们会发现它白天地表的腹地,有一片巨大的沙漠,而在其周围,则是湖泊和绿色植被。 当然,这种猜测可能是对生命的蔑视,沙漠和黑暗冰原之上可能还有其他顽固的生命存在。 欧罗巴也有同样的命运。 科学家推测,这个巨大的冰球下面应该是一片液态海洋,其中也可能存在着未知的生命。 有各种各样的生命形式。 即使没有阳光和氧气,生命也可以依靠海底火山形成丰富的生态系统。 至于这些行星上是否存在生命,我们只有在有条件的时候才能真正知道。
相信你会有一个疑问。 既然格利泽581g被认为不存在的概率很高,那么探索它是否有生命的意义何在?
Gliese 581g 对人类意味着什么?
这颗行星的发现对我们来说是希望的火炬。 在寻找系外行星的过程中,科学家经过几次观测,居然发现了Gliese 581g的存在。 因此,我们可以认为,此类行星在宇宙中的比例应该比我们之前预期的要大得多。 发现格利泽581g后,发现宜居行星的理论概率从0.1%上升到10%再到20%。 这样一来,仅银河系中就可能有数十亿颗类地行星。
因此,我们并不孤单。 经过多年的观察,我们已经知道了五颗类地行星。 第一个是火星。 它不仅在大小和组成上与地球相似,而且已经证明其上曾经有过古河床的痕迹。 也许我们可以找到生物的遗骸,甚至在上面生活。 最重要的是它离我们很近。 如果我们能改变它的大气成分,我们就可以把它变成一个适合人类居住的第二个家。
另外还有开普勒186F,它的轴与地球相似,所以也有稳定的季节变化。 不过,它可能只接受地球三分之一的太阳辐射,所以即使在白天也是昏暗的,但这并不妨碍生命的诞生。 他也是继 Gliese 581g 之后最有可能拥有生命的行星。 至于Kepler-62F和Kepler-22B,它们被认为拥有海洋,未来可能成为人类迁徙的最佳目标。
几个世纪以来,随着天文学的发展,我们对头顶的星空有了更全面的了解。 从一开始以为自己是万物的主宰,到后来才明白自己只是海洋中的一个小存在,现在才意识到生命可能广泛存在于宇宙中,对自己越来越有信心 寻找外星生命。 或许在不久的将来,我们就能提交一个让所有人都满意的费米悖论的答案。 或许,我们正在寻找的外星文明,其实就在我们身边。
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