gulfmoon

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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

此文于2009年3月12日星期四9:09 am发表于“天文类”分类下。您可以通过RSS 2.0 feed来跟踪此文的所有评论。您可以留言，或者从您自己的网站trackback。