gulfmoon

地球上的生命自从38亿年前诞生以来共经历过5次全球性生物灭绝事件。发生在6500万年前的生物灭绝事件，毁掉了地球上75%以上的生命，当时统治地球的生物恐龙在此次事件中彻底灭绝。虽然关于生物灭绝的原因有不同解释，比如海平面抬升导致温度聚变或小行星撞击地球等，但不能排除地球会经历再一次全球性生物灭绝事件的可能。即使此类事件不再发生，我们也不可能高枕无忧，因为我们赖以生存的太阳是有生命的。

太阳在银河系中只是一个普通的恒星，诞生于大约46亿年前。太阳内部的氢原子通过热核反应不断聚变成氦原子，释放出大量能量，使太阳发光，发热。太阳内部的氢原子足够太阳再稳定发光60亿年，然后太阳将步入老年，开始膨胀成红巨星。我们太阳系目前的宜居带大约在距太阳0.95到1.37天文单位之间。如果太阳膨胀成红巨星，宜居带将外移，那时地球上的水可能被全部蒸发掉，将不再适宜于人类生存。人类需要寻找新的家园。

在太阳系的八大行星中，只有水星，金星，地球和火星是固体行星，而水星离太阳太近，温度太高，不可能适合生命生存。金星大小虽然与地球很接近，但完全被巨厚温室气体所覆盖，导致金星表面平均温度达480摄氏度，也完全不适合生命存活。火星成为我们唯一的选择（不包括行星的卫星）。

火星以椭圆轨迹环绕太阳运行。距太阳最近距离是1.41天文单位，最远距离是1.64天文单位，平均距离大约1.52天文单位。火星自转轴倾角为25.1度，与地球接近，但由于火星的椭圆率是0.09，比地球要大很多，火星的季节主要是受火星运行轨迹的影响，而不像地球主要受地球倾角的影响。火星冬天表面最低温度达零下133摄氏度，夏天最高温度达27摄氏度。一年平均温度大约零下60摄氏度。

火星大气很稀薄，表面大气压力只有地球的千分之七。没有臭氧层，无法阻挡紫外线和宇宙射线的射入。火星的大气层的组成中二氧化碳含量占到了95％，氮气占2.7％，其他气体占2.3％。今年一月，通过使用位于夏威夷半岛的红外天文望远镜多年观测，美国宇航局科学家首次确认火星表面甲烷气的存在。在火星表面的三个活跃地带，共释放出19000顿甲烷，平均每秒大约释放0.6千克甲烷。甲烷的发现再次激发人们长久对火星可能曾经存在过生命的猜想。地球富含甲烷，无论是沼气，天然气，还是煤层气，都是有机产物。火山活动也会释放出甲烷气。那么火星上的甲烷气是火星地质活动产生的还是火星上曾经的生物经腐化产生的，目前还无定论。

火星上是否存在水一直是历次发射火星探测器要找寻的目标之一。火星表面纵横交错的沟沟壑壑早期被人联想到地球上的人工运河，并把这作为火星人存在的证明。现在看来有些沟壑可能是古河流的遗迹，也就是说火星很有可能曾经像地球一样，有河流，湖泊的存在。但火星上的水为什么消失了？消失到什么地方去了，现在并不清楚。2008年发射的凤凰号火星探测器在火星北极证实从地面天文望远镜可以观测到的北极白冠确实是固态冰，从而证实火星上水的存在。

火星目前的条件不适宜生物生存。更不要说高等生命。人类如果要在火星安家落户，必须想办法改变火星的环境。这就是二十世纪七十年代就已经开始研究的行星改造工程。火星改造的第一步需要改变火星的表面温度和大气环境，以便首先低级厌氧生物可以在火星生存。液态水是生命存活的必要条件，火星表面平均温度只有零下60度，水以固态存在。火星表面平均温度至少需要升高60度才能使固态冰液化。火星大气过于稀薄，需要人工制造火星温室效应，以便增加火星大气质量。为了满足植物或动物的生存条件，还需要增加火星大气氧和氮的含量。

火星改造工程有各种方案，其中一种方案是在距火星21万公里处设置环绕火星运行的半径125公里的太阳光反射镜，将太阳光反射到火星表面，提高火星温度。为了人工制造火星上的温室效应，可以设想在火星实施原子弹爆炸，释放出火星岩石中储藏的二氧化碳。或者改变库伯带一颗含氨量高（氨是更有效的温室气体）的小行星的运行轨迹，使其与火星撞击，将氨释放到火星大气中。

人类登陆火星的计划已经开始进入实验阶段。今年三月，四名俄罗斯和一名法国及一名德国实验人员进入俄罗斯封闭空间实验室，开始进行为期105天的封闭模拟登陆火星实验。在这105天内，这些实验人员将与外界隔离，只能通过信号与外界联系。今年年底，欧洲和俄罗斯宇航中心还将进行为期520天的全封闭往返火星模拟实验。相信在30年内，人类登陆火星的梦想一定能够实现。

40年前，当美国宇航员阿姆斯特朗首次踏上月球的土地，他留下了世人皆知的名言：这是一个人的一小步，却是整个人类的一次飞越。若干年后，当首个宇航员在火星登陆时，会留下什么名言哪
？让我们期待。

最近新语丝有不少关于农历的讨论。自从1912年中国采用世界通用的格里历法以来，人们对农历的认识越来越淡漠。比如很多人可能不知道每年的春节应该是那天，不知道清明节不是总在四月五号，也可能在四月四号。现在清明节和重阳节都被设为法定节日，更多人可能想对农历有更深入的了解，以后希望在小学或初中的教育中也能对农历有所介绍。

前面很多人已经提到，中国农历属于阴阳历。也就是说，在设定年，月的时候，不光要考虑太阳的运行，也要把月亮的运行考虑进去。格里历法是阳历，只考虑太阳的运行。一些穆斯林国家采用阴历，只考虑月亮的运行。无论哪种历法，都需要对日，月的运行规律有很好的认识。这需要很好的天文知识。现在我们先从天文学角度认识一下日月的运行规律。

我们都知道地球围绕太阳运行，月亮围绕地球运行。但从我们的生活经历，我们觉得日月都在围绕地球运行。在设定历法的时候，采用地心说或日心说关系不大。古人都是采用地球为中心，并不影响历法的精度。地球围绕太阳的运行轨迹不是正圆，而是椭圆形，偏向率在0.0167到0.06之间变化。也就是说地球有时候距离太阳比较近，有时候比较远。距离太阳最近的点叫近日点，最远的点叫远日点。太阳和地球之间的平均距离大约1亿5千万公里，被称为一个天文单位。根据开普勒第二定律，连接行星和太阳的直线在等时间内扫过的面积相等，也就是说，地球在距离太阳最远的时候（远日点），围绕太阳的运行速度最慢，而在距离太阳最近的时候（近日点），运行速度最快。

地球的四季变化并不是由于地球围绕太阳的椭圆形（该椭圆很接近正圆）运行，而是由于地球自转轴的倾角。地球围绕太阳运行的平面叫黄道面，地球自转轴与黄道面的交角是23.5度。在北半球，当地球自转轴倾斜方向刚好向着太阳的时候，称为夏至日，这时太阳在太空中升的最高，白天也最长，而当自转轴倾斜方向刚好远离太阳的时候称为冬至日，这时太阳在太空中升的最低，白天也最短，天赤道（地球赤道外延）与黄道相交的两个点是春分点和秋分点，这时昼夜一样长。如果把太阳一年正午时候在太空中的位置连成线，是一个8字形。最高部位对应夏至，最低部位对应冬至。

现在我们看看年的设定。假定我们把年定义为地球围绕太阳(或太阳围绕地球）旋转360度，那从观测角度，我们可以以背景恒星作为参照。就像古埃及人以天上最亮的恒星天狼星为参照，把黎明前两次看到天狼星的时间间隔作为一年。这样的一年平均大约有365.2564天，被称为恒星年。我们前面提到地球的近日点，如果我们把地球再次回到近日点的时间间隔作为一年，那一年平均大约有365.2596天，这被称为近点年。我们定义年最希望的是能够体现季节变化，比如把两个春分点之间的间隔作为一年（平均365.2424天）或把两个夏至之间的间隔作为一年（平均365.2416天），两个秋分点（365.2421天）和冬至点（365.2427天）也有不同间隔，把这四个平均，可以得到365.2422天，这被称为回归年。

我们可以发现，恒星年，近点年，回归年的时间都不一样。这时因为我们上面对地球围绕太阳运行的规律大大做了简化，地球实际运行情况要复杂的多。首先由于万有引力作用，其他行星对地球的运行会产生影响。这体现在地球的近日点会不断变化，每隔60年近日点会晚一天。地球围绕太阳做逆时针旋转，完成一个恒星年（365.2564天）后，由于近日点发生了移动，地球需要再运行0.0032天才能回到下一个近日点。因而近点年要比恒星年长。目前地球的近日点在一月四号，地球运行速度最快，再过4500年，近日点将在春分点附近。另外由于近日点的变化，地球回归到每个季节点的时间也不同。这就是为什么农历的闰月会发生在不同月份的原因。

恒星年比回归年长0.0142天。早在公元前两世纪，喜帕恰斯就已经观测到两分点（春分点和秋分点）的岁差，这是由于地球的自转轴逆行造成的。地球自转轴现在的倾角是23.5度，指向北极星方向。由于自转轴的旋转，北极方向会不断发生变化，到公元14000年，织女星将成为北极方向。自转轴旋转周期大约26000年。自转轴的旋转造成两分点在黄道的逆行，这样恒星年就要比回归年长。

恒星年，回归年，近点年的时间不同，那么在制定历法时应该选哪个来设定年？恒星年与近点年没有考虑四季变化，从人类生活实用角度，用回归年较好。现在通用的格里历就是用的回归年。每四百年设置97个闰年，这样平均下来每年是365.2425天，与春分点回归时间400年只差0.0001天。这点对天主教很重要。因为天主教把春分点固定在3月21号，这是为了设定复活节的需要。耶稣复活节设定为复活节满月后的第一个星期日，复活节满月并不是真正满月，而是人为规定的春分点所在的月为复活节月，复活节月新月后的第14天为复活节满月，该满月后的第一个星期天为复活节。因而复活节每年也不是固定的。

波斯历法采用33年8个闰月，这样33年每年平均为365.2424天，与春分点回归时间基本一致。波斯历法的新年就是每年的春分点。也就是格里历的每年3月21号或22号伊朗才开始庆祝新的一年的到来。

下面我们看一下月亮如何围绕地球运行。月亮的运行规律更加复杂。首先月球其实不是围绕地球中心运行，而是围绕地球和月球共同的重力中心运行。地月共同重力中心在距地球中心处的4600公里处，地球的半径是6341公里，这个中心点在地球内部。而且由于月球的运行轨迹也不是正圆，而是椭圆率平均为0.0549的椭圆，也就是说，月亮有时距地球比较近，有时比较远，这样地月的共同重力中心点也会随着变化。月球距地球平均距离38万多公里，而最近时只有36万多公里，最远时有40多万公里。另外月球围绕地球运行的平面与地球围绕太阳运行的黄道面不在一个平面，月球运行的平面叫白道面，与黄道面平均有5.1度（4.96到5.32之间变化）的夹角。

月球在围绕地球运行的同时也在自转，而月球自转周期与月球公转周期一致，这就是为什么我们只能看到月球的一面，而月球的背面我们看不到。月球之所以自转周期与公转周期一致，是由于地球对月球的潮汐力锁定。地球对月球近地面和远地面的引力差产生潮汐力，在潮汐力的作用下，月球的自转速度不断降低，一直到完全被地球施加的潮汐力锁定，导致月球自转周期与公转周期一致。

月球环绕地球运行一圈360度，如果以背景恒星作为参照，需要27.32天，这被称为恒星月。而月球两次满月之间的时间是29.53天，比恒星月长2.21天。这是由于月球在围绕地球逆时针运行时，地球也在围绕太阳逆时针运行，当月球用27.32天运行了一圈后，还需要运行2.21天才会到下一次满月。中国农历把满月时叫望，把看不到月亮的时间叫朔，因而两次满月的时间被称为朔望月。月球再次回到距地球最近的点的时间是27.55天，这被称为近点月。由于太阳对月球的巨大摄动力，月球的近地点变化很大，每隔8.85年，月球就会完成一次近地点的变化周期。近点月比恒星月要长0.23天。上面说过白道与黄道有平均5.1度的夹角，月球再次回到白道与黄道交点的时间是27.21天，这被称为交点月。

近点月，交点月和朔望月对计算日食和月食很重要。日食或月食只可能发生在朔或望的时候同时要正好在黄道与白道相交点上。如果同时又是近地点，月球可以把太阳完全遮掩，就会产生日全食，如果在远地点，月球不能把太阳完全遮掩，会产生日环食。

格里历是阳历，完全不考虑月球的运行（除了天主教设定复活节时要考虑月球运行）。而中国的农历是阴阳历，即要考虑太阳的运行，也要考虑月球的运行。从清代以后，农历采用定朔，定气法，也就是说按照太阳和月亮的实际运行情况设定历法。这样每个月可能有29天或30天，平年有12个月，可能有353天，354天或355天，闰年13个月，可能有383天，384天或385天。农历采用19年7闰，这是由于古人早就意识到朔望月平均为29.53天，乘以235等于6939.55，而回归年平均为365.2422天，乘以19等于6939.60，两个数很接近，也就是说19个回归年相当于235个朔望月。而235＝19×12＋7。这样只要在19年设7个闰月，就可以解决阴阳历年月的差异。在西方19年周期被称为摩东尼周期。

新语丝上有人认为历法不属于科学范畴，这点我不能认同。我们当然不能说阳历或阴阳历谁优谁劣，但无论哪种历法，都在严格遵循地球，月球和太阳的运行规律。我们不能忘了，年月的概念不是一时的规定，而是人类长期生产实践和观测的结果。

从1995年在飞马51星发现第一颗外行星自今，人类已经发现了300多颗外行星。这些外行星全部是像木星一样的气体行星，即使现在发现的最小的外行星比我们所居住的地球也要大五倍。今年3月5号，美国宇航局将发射升空开普勒太空船，安装在太空船上的望远镜将用4年的时间监测银河系10万颗恒星，以寻找环绕这些恒星运行的地球般大小的外行星（0.5倍到两倍地球质量）。人类发现的外行星将越来越多，埋藏在人类心中长久的疑问――我们在宇宙中是否孤单――将可能找到答案。

宇宙浩瀚，我们的银河系大约有两千多亿颗恒星。哪颗恒星会有可能像太阳一样在环绕其运行的行星中孕育出智慧生命？在找寻答案之前，先让我们认识我们的银河系。银河系纵向跨越十万光年，中心处最大厚度约一万五千光年。我们的银河是螺旋型结构，包括四条主旋臂和几条小旋臂。旋臂富含星际气体，是新恒星诞生的场所。旋臂处的恒星多是蓝色年幼恒星，靠近银河系中心的恒星则多数是呈黄色的年老恒星。银河系中心是一个巨大的黑洞。该黑洞距离地球两万七千光年，其体积有太阳的4百万倍。我们的银河系围绕着这个巨大黑洞旋转。那么在我们银河系内，是不是所有的恒星都有可能在围绕其运行的行星中孕育生命？答案是否定的。靠近银河系中心附近的恒星，黑洞巨大的吸引力完全可能破坏恒星的结构。而且越靠近银河系中心，离子辐射，伽马射线，超星星爆发越严重。因而靠近银河系中心不可能有生命存活。远离银河系中心的恒星运行速度太快，碳含量太高。也不具备生命存活的条件。目前的研究认为据银河中心两万三千光年到两万九千光年范围内才有可能有生命的演化。这个范围被称为银河系宜居带。宜居带内的双星和多星系统不是找寻的目标，即使有固体行星围绕双星或多星系统运行，但其运行轨迹由于受到每颗恒星引力的影响，很不稳定。能够孕育生命的可能性不大。我们感兴趣的是银河系宜居带内的独立恒星。这其中百分之九十五以上的独立恒星也不具有生命存活的可能。主要原因是这些恒星在环绕银河系中心运行时可能会多次穿越银河系的旋臂。旋臂的星际气体以及新诞生恒星产生的强大辐射和引力将破坏恒星系的稳定，毁灭其可能诞生的任何生命。我们很幸运，我们的太阳运行轨迹几乎与旋臂同步，不会穿越旋臂。

不同质量的恒星寿命不同。太阳质量大小的恒星会稳定发光上百亿年，直到恒星内核的氢消耗尽，核聚变停止。恒星膨胀成为红巨星。恒星质量越大，内核氢消耗越快，恒星寿命越短。质量大于太阳1.5倍的恒星，稳定发光几百万年后就会膨胀为超巨星。生命的产生需要几百万年甚至上亿年的演化过程，质量过大的恒星显然不足以为生命演化提供时间保证。质量更小的红矮星可能稳定发光万亿年。但如果恒星质量小于太阳质量的一半，其核聚变反应产生的能量只有太阳的百分之几，这样围绕其运行的行星只有与恒星距离很近才有可能获得维持生命的能量。但如果行星与恒星的距离很近，恒星的重力会对行星产生引力锁定，使行星的自传周期与公转周期同步。就如月球被地球引力锁定一样，月球总是以同一面面向地球。如果行星的话，行星将没有白天晚上的昼夜变化，这同样不易于生命的存活。最有可能孕育出生命的恒星质量应该不大于太阳质量的1.5倍，不小于太阳质量的一半。

根据最新的观测结果，最少百分之十以上的恒星都像我们太阳系一样，有行星围绕其运行。虽然限于技术原因，我们目前发现的还都是土星大小的气体行星，相信很快地球般大小的岩石行星会被发现。如果发现在银河宜居带内质量相当于太阳大小的恒星有岩石行星围绕其运行，那么这些岩石行星上会不会有生命，甚至智慧生命生存？这些行星若具备孕育生命，最重要的条件之一是其环绕中心恒星运行时距离恒星的距离不能太近，否则行星表面温度过高，距离也不能太远，否则行星表面温度过低。这其中适于生命存活的区域被称为恒星宜居区。太阳质量大小的恒星，其宜居区在0.95到1.37天文单位之间。如果恒星的绝对亮度比太阳亮25倍，那么其宜居带会在5个天文单位之外。另外具备生命存活的行星质量不能小于地球质量。如果行星质量太低，其对大气层的吸引力不足以维持大气层的稳定，大气层分子将逃离行星。火星的质量是地球的十分之一，其大气压力只有地球的0.007倍。这样稀薄的空气无法抵御恒星的紫外线辐射，生命难以存活。另外比地球质量小的行星，其地质活动活跃期很短，比如火星，亿万年前已经停止了火山，地震活动。火山活动是生命存活的重要因素。火山活动释放出大量的二氧化碳，氮气，水蒸气，为生命的存活提供了养分。

我们赖以生存的地球之所以能够保证生命的繁衍，生存，进化，以至智慧生命的诞生，我们的卫星月球以及巨大的气体行星木星也起了重要作用。月球质量与地球相差不大，是地球的八十分之一，月球环绕地球运行，对地球的自转起到了稳定作用。如果地球自转轴不稳定，将引起地球表面温度的急剧变化，任何生命都不能承受温度的骤变。木星是地球的天然保护伞。木星质量是地球的317倍。从太阳系库依珀带飞来的短周期彗星或更远的奥特带飞来的长周期彗星在接近地球之前，大多数都在木星的引力下坠落木星毁灭或改变轨迹。大大减少了我们的地球受到彗星致命威胁的可能性。

正是一系列严格的条件以及及其偶然的因素才使得地球成为智慧生命的家园。在太阳系外，会有智慧生命存在吗？或许我们地球人类真的是宇宙中孤独的生存者。