第二个地球
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2011年12月,美国宇航局所属的开普勒空间望远镜确认了一颗行星,它位于所谓的“可居住带”中,并且围绕一颗和我们的太阳非常相似的恒星公转。这颗系外行星被命名为开普勒-22b(Kepler-22b)。那么这就引起了“第二个地球”的问题,这颗22b也能适合人类生存吗?
在这个问题上,到2011年2月为止,科学家共发现了54颗位于可居住带的系外行星候选体,22b是首颗得到确认的。但是寻找第二个地球,这件事情并不是那么简单,实际上人类离真正找到第二个地球,路程还非常遥远。22b会不会成为第二个地球,还有很多未知数。
大家知道宇宙当中有几千亿个银河系,每一个银河系差不多有一千亿个太阳,把这两个数乘在一起,宇宙当中大概会有十的二十三次方个“太阳”。像太阳这样会发光的恒星,我们所居住的银河系里面大概就有两千亿个。太阳并不在银河系的中心,而是在从中心到边缘三分之一的地方,并不是一个很耀眼的位置。
假如说我们能够跑到银河系比较遥远的一个恒星上来
看太阳的话,实际上太阳系也就消失在茫茫繁星之中,是一个很不起眼的点;如果我们的飞船很靠近土星,回过头来拍地球,看到的地球只是一个光点;那么要是从月亮上来看地球呢?它就像我们从地球上看月亮那样大了。地球虽然在茫
茫宇宙当中是并不起眼的一个星球,但是上面却存在非常美丽的家园,繁花似锦,绿树成荫,还有我们人造的文明。
既然说22b很像地球,我们就先来看看,地球究竟是什么样一个星球?为什么在地球上适合生命的繁衍?然后我们回过来再来看22b是不是具备这些条件。
■为什么地球适合生命繁衍?
第一个判据就是可居住带。就是这个行星和它自己的母星(恒星),在一个非常合适的距离上,太近就太热,太远就太冷,那么不近不远的地方最适合生命繁衍。你看,太阳有九大行星(当然冥王星后来被降格为矮行星,不再是大行星了),最里头是水星,而火星又远了一点,地球刚好处在这样一个温度合适的地带,就可居住。
除了距离合适以外,地球还有合适的质量。地球的质量如果比现在小,像火星那样,它的引力就不够大,就不可能吸引住一个比较合适的大气,所以火星上基本没有大气,因为大气里面的分子都逃逸掉了。一个没有大气的行星是很难有生命的,首先白天太阳会直接照射到表面,温度非常高而且紫外线非常强,没有大气的话就没法阻挡一些高能粒子对它表面上的生命进行轰击;到了夜晚,由于没有大气,产生温室效应,散热又散得太快,变得非常冷。
地球绕太阳的公转轨道,几乎是圆轨道,地球绕太阳转
一圈,离太阳最近、最远的两个点的距离只差1%,这就使得地球差不多是整个轨道周期上都在可居住带。假如这是个非常椭圆的轨道,有些地方离太阳非常远,有些非常近,那么在绕日一周的轨道周期当中,就不可能每一个点都在可居住带上,也就是说不可能时常保持一个很合适的温度。地球上温度比较稳定,就是圆轨道造成的。
另外地球有自转。地球的自转周期是很好的,24小时转一圈,使得东西两半球都有机会被太阳晒着,温度不会差太多。要是没有这个自转的话,地球就是个阴阳球,对着太阳那一面非常热,背着太阳那一面非常冷。
地球还有个很合适的轨道倾角。就是说地球的自转轴跟地球绕太阳的公转轴之间有一个夹角,差不多二十三度多一点,我们叫它黄赤交角。这个是什么意思呢?就是地球有半年的时间太阳是处在北半球,另外半年时间在南半球。有些行星的交角,比方说天王星有97度,就没有这种好条件了。
地球还有合适的密度。地球是一个岩石型的行星,而木星是一个气体型的行星。地球的平均密度是五克左右每立方厘米,这个密度差不多是岩石的两倍,人可以行走,可以盖房子,修铁路。而木星的密度是0.69克,比水的密度还低,所以你不可能设想在木星上盖房子,人也站不住。
另外,地球有磁场。指南针发明出来,可以指向,但磁
场不仅是用来指向的。太阳虽然会送来光和热,但是它也发出一些高能粒子。大家知道,高能粒子对身体是有伤害的,你不能够天天去照X光,而比X射线厉害得多得多的射线有的是,比如说伽马射线,还有一些能量很大很高的粒子,如果轰炸到地球上来,那么生命是很难活下去的。那么靠什么来保护我们呢?磁场。来自宇宙的高能的带电粒子进了磁场以后就会被它拽住,这样它就进不了大气圈了,它就在地球上空的电离层里面打转,所以地球磁场是我们的保护层。
■为什么它们是地球的幸运星?
谈完地球,我们再谈谈它的母恒星,就是太阳。
很幸运我们的太阳每天照耀地球,它的质量也是不大不小,发出的热量不大也不小,上帝造物就造得这么灵巧。大概是在135亿年以前宇宙开始大爆炸,然后就慢慢演化,大概到了最后的五亿年才开始有生命的繁衍,也就是说,太阳诞生四十五亿年,基本上没有生命活动,是最后五亿年生命活动才开始。从原初生命演化到今天的人类,也差不多花了五亿年时间。我们今天是很幸运地生活在这样一个质量刚好的太阳周围。
要想使地球永远处在可居住带的温度,除了我刚才讲的,还有一条很重要的原因,就是给你光照的那个太阳它不能乱变。如果它一会儿热一会儿冷,那么尽管还是这个距离,
地球上的温度也照样会发生剧烈的变化。而像太阳这种温度不变的恒星实际上不多,大概至少有一半的恒星,温度是经常变化的,而且变得非常激烈。还有,没有另外的恒星跟太阳在一起,它只有行星,所以叫做单星系统。在宇宙当中,单星大概也只占一半,有50%的恒星是双星系统甚至三星系统、四星系统。如果太阳不是单星而是双星的话,它就会严重地影响绕着它公转的一些行星的轨道,如果地球的轨道发生很大的变化,它就不可能永远地处在一个所谓的可居住带。
地球还有一个很好的邻居叫木星,它的质量非常大,大概是地球的三百倍,所以外面有什么有害的东西要想来访问地球,首先要过木星这一关,比如说粒子硬是打进来,如果没有木星挡一下,就跟踢足球没有守门员一样,球一下就踢到你的门里去了。
另外还有月亮对地球的作用。月亮有潮汐力,它起到一个搅拌器的作用,使潮水在整个地球里面晃来晃去,所以海洋里的养分都非常的均匀。
■为什么找不到像地球一样的行星?
我们人类为什么能够在地球这样一个美丽的家园里面生存繁衍?它确实给我们一个非常好的生活环境。可是宇宙当中有十的二十三次方个太阳,所以人类就会想,尽管地球