为何说地球不够完美?比地球更好的星球,究竟是什么样子?


    如今的地球正处于一个变动的状态,从气候、环境、文明等各方面都在发生全新的改变。不少人却认为这种变化和影响在未来会严重感染人类文明的发展,甚至引导整个地球加速进入毁灭,为什么人们会有这种想法呢?

    如果结合过去两百年的历史,再来看看当下人类社会又是如何影响未来的,或许就能很好地解释。进入21世纪,地球从来没有这般热过,温室效应愈发明显,碳排放问题严重,人类至今仍没有解决清洁能源的问题。环境污染、粮食问题、海平面上升、微塑粒……有人甚至说地球不够完美,不然人类也不会生存的这般困难。

    不光是普通百姓,包括科学家也在寻找比地球更适合生存的行星,希望未来能够解决生存问题。那么地球作为一颗拥有生命的行星,它有哪些不同之处才能让生命有机会孕育出来?科学家是如何寻找宜居星球的?宇宙中有完美的行星吗?地球未来是否会变得很差?
    本文将从地球行星探讨与地外行星发现这两个方面来解答问题,接下来便一起看看为什么说地球不够完美?比地球更好的星球是什么样子?

不完美的地球
    如果没有一种直观的感受,我们也许都没办法发现地球究竟发生了怎样的变化,这是人类作为高级动物的一种能力,感知和认知功能。诚然,地球上存在许多高级生命,包括像人类这样在数百万年中发展出了自己的文明,甚至有了改变自身能力的科技。
    但这并不能说明地球就是一颗完美的行星,事实上关于生命的演化和文明发展,这是一种自然演变的结果,宜居是主导的因素。

曾经的古希腊文明遗址
    让我们来看看地球,看看它本身,是否真的是那般宜居迷人。现代科学将生命的定义进行了细致的划分,其中水是必不可少的一部分,这是构成碳基生命和新陈代谢的关键。海洋,它占据的面积超过了地球表面的70%,可以说整个地球都是被水覆盖着。
    从这一点来看,海洋生命在初期确实要比陆地丰富不少,并且是地球生命的摇篮。但海洋并不适合高等文明的发展,要想在海洋中生存,就必须为海水服务。意思是要想在这里面生存,进化从环境压力的选择方面就必须符合海洋。

    人类之所以能够发展至今,人类祖先除了能够离开海洋到达陆地,最后解放了双手才有机会创造文明。深海压力和环境与陆地相比都要复杂不少,因此海洋尽管是生命的摇篮,但它并不是文明的发源地。
    纵观整个生物进化史,几乎所有的高级生命体都脱离了海洋,并且依赖淡水生活。地表上有更充足的氧气,有更多的食物,并且不需要为了过滤海水去进化更多异化的功能性器官。

海洋文明并不存在
    但地球的陆地面积却不尽人意,除去海洋后,地球能够拥有的陆地面积不足30%,这使得生命在大部分时候都会为了领地进行争斗,不过这一点从某个角度来看也间接促进了人类文明的进步发展。从非洲迁徙出去的人类,四散五方到达地球各地。
    然而这时人类才发现,能够提供自己生活的陆地太少了。当文明进入工业革命之后,这种现象就更加明显。人口爆炸式上升,世界人口突破50亿,一直发展至今超过70亿。

人口爆炸是今天的主要问题之一
    土地资源的减少,能源供应不足,粮食问题等等一些各种复杂的因素在相互影响,并且制约着人类,阻碍了文明发展。从文明的起源来讲,正是有了火和粮食,我们才有了今天的一切。
    因此,归根到底我们也不过是新时代的寻火人,在拥有突破重力和航行的能力后,人类将目光望向了更遥远的星际空间。

更好的“地球”应该是怎样的
    天文学和行星研究告诉我们,地球分布在太阳系的宜居带中,这里不冷不热,并且刚好能够获取太阳的能量。但是太阳作为生命系统的一部分,它并不是那般完美。
    从恒星分类学来讲,太阳在光谱和发光度的表现决定了它是一颗GV恒星,恒星核心以氢氦核聚变运动。这意味着太阳的生命周期大约在100亿年左右,此后会逐渐膨胀,经历红巨星和白矮星的阶段。

太阳会经历的变化
    对于地球生命来讲,太阳的活动变化在未来无疑是致命的。太阳在今天虽正值壮年,46亿年的历史让它给地球带来了活力,但未来不断膨胀的太阳会带来更多热量。这时地球所处的宜居带将不再适合生存,地球也会越来越热,地球环境会变得跟水星一样。
    当然这种变化作为一种宇宙事件,在时间的跨度上是比较长的,足足10亿年,在这之后人类会是什么样子我们并不知道,但是现在我们的状况已经让人堪忧。

    
    科学家就此也在积极努力地寻找类似地球这般的行星,甚至要比地球更好更完美。理想中的完美行星应该是处于K矮星和M矮星的超宜居带中,并且行星拥有的质量不会让它被潮汐锁定。
    经过科学家的讨论,K矮星主序星系统或许是最好的。这种恒星要比太阳更冷、质量更小、亮度更低一点。行星处于宜居带中,这些都不是问题,K星的优势在于它有足够长的时间供生命去发展,这大概有200~700亿年。

不同类型的主序星
    而行星在尺寸上还要比地球大上10%左右,这能够保证行星上面有更多可居住的土地。而高出地球1.5倍质量的行星可以允许放射性衰变以更长的时间保持内部加热,更强的重力会更好地保护大气层不会被“吹”散。
    当然,淡水也是要多一点才更好,这可以帮助行星维持湿度,水、云还有湿气的共同作用能为生命提供更好的生存环境。这种效果就像热带雨林一般,而多陆地也会影响大气环流和海洋运动。因此生物量和生物多样性会更常见,比如地球的石炭纪时代。

巨型植物和大型昆虫是石炭纪的标志
那么科学家如今的研究正处在怎样的阶段呢?
更多存在的可能
    考虑到以上这些因素,加上空间分布和距离限制,科学家们对地球2000光年内和NASA观察的潜在行星进行了简单的数据分析。到目前为止,科学家已经确定了4000多颗系外行星和外行星候选行星,并且许多处于宜居带中。
    而dK恒星自然也是作为优先选择高于dG恒星,好在宇宙中这样的恒星并不少,因此科学家也很容易筛选出众多符合标准的恒星。

    在观察到的恒星系统中,科学家继续放大了K主序星周围的宜居带,并挑选出了24颗候选行星,其中有9颗是围绕着K矮星运行。根据相关的样本年龄估计,有16颗行星年龄在5~80亿年之间,温度方面有5颗星球在超级宜居带中是最佳温度10~19℃之内。

K矮星周围的宜居带
    其中最令人感兴趣的是一颗名为KOI-5715.01的行星,只有它完全符合3个标准。科学家对它进行模型嵌套预测进行了大致分析,如果套用含温室效应的大气模型,它的全球温度会低于地球,但它的温室效应如果比地球上更强,那么它将会是一颗超级宜居的行星。

灰色阴影代表定义的超宜居条件
    另外,科学家们也表示,这些潜在的候选者是遵循地球模型的超宜居行星,但他们并没有评估较强的地球偏差。所以这些围绕K矮星运行的行星才有可能成为超宜居行星,只是从K矮星的时间跨度上去筛选。
    不过科学家相信这样的行星肯定是存在已知的系外行星样本中,而NASA的TESS(凌日系外行星巡天卫星)任务仍在进行高质量的观察,不久的未来一定会在近100光年的范围内发现他们。

从宇宙看地球
    但在这之前,我们仍然生活在地球上,目前人类的家园也只有一个,只有珍惜和爱护,未来才能走得更远。
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