天文在线|如果真有外星人的话,他们会做些什么?


在Smithsonian Books的作品中 , James Trefil和Michael Summers探索了令人眼花缭乱的系外行星生命的可能性
有一个耳熟能详的故事“金发女孩和三只熊(Goldilocks and the Three Bears)” 。我们很高兴告诉我们的子孙后代 , 爸爸熊的粥太热了 , 妈妈熊的粥太冷了 , 但是婴儿熊的粥刚刚好 。因此 , 科学家认为星球海洋必须保持数十亿年生命才能生存就不足为奇了 , 行星的温度不必太热也不是太冷 , 而恰到好处-这样的星球科学家将其命名为第一个“金发姑娘(Goldilocks)星球” 。

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图:新墨西哥州的一个射电天文台
寻找宇宙中外星生命的科学家正在寻找所谓的费米悖论的答案:“大家都在哪里?”
(注:金发女孩和三只熊讲述了一个金发小女孩来到棕熊一家偷偷喝粥偷偷享受家具的故事 , 其中 , 熊爸爸和熊妈妈的东西都不适合小女孩 , 只有熊宝宝的东西适合她 , 最后被棕熊一家发现睡在熊宝宝的床上后便逃走了 , 自此以后原本淘气的小女孩不再淘气了)
从另一个角度来看 , 与其他同类恒星一样 , 自形成以来的45亿年中 , 我们的太阳变得更亮 。大约40亿年前 , 当海洋首次在地球上形成时 , 太阳比现在暗了约30% , 因此地球必须保留更多的太阳能 , 以防止海洋冻结 。 随着时间的流逝 , 太阳向地球上辐射了更多的能量 , 行星大气的组成也发生了变化 , 并通过温室效应影响了温度 。尽管如此 , 在整个地球历史上 , 海洋似乎都比“冰点”高出几度 。不太冷 , 也不太热 。
以大气变化为例 , 总所周知 , 三十五亿年前 , 地球的海洋是蓝细菌繁衍生息的栖息地 , 就像我们所谓的绿塘泥一样 。当时 , 大气中几乎没有游离氧 , 而细菌释放出的氧气是光合作用的排出物(就像今天的植物一样) 。起初 , 这种氧气是通过化学反应除去的 , 例如表层岩石中铁的生锈 , 但是大约25亿年前 , 某些科学家称之为“大氧化事件” , 其(氧气)丰富度开始增加 。如此一来 , 地球上许多无法忍受氧气的原始居民开始灭绝 , 淹没在自己的排出物中 。然而 , 一些生命则适应了这种环境并能够使用氧气来驱动呼吸循环 , 从而使人类和如今地球上的所有其他动物得以存活 。

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1978年 , 德克萨斯州三一大学的天体物理学家迈克尔·哈特(Michael Hart)发表了有关地球大气历史的计算机模型 。在该模型中 , 大气中氨和甲烷产生的温室效应(像更熟悉的二氧化碳一样 , 两者都是温室气体)助长了早期太阳的微弱热热效应 。随着太阳变得越来越亮 , 生物体产生的氧气改变了原本的大气成分 , 从而降低了温室效应 , 从而抵消了太阳辐射的增加 。最终 , 在二氧化碳和水蒸气的作用下 , 我们当前的大气层出现了温室效应 。本质上 , 地球是走在一边是变成失控的温室而另一边是冻结的刀尖上 。
然而 , 我们从另一个角度来看 , 哈特模型中最重要的部分是关于地球距太阳距离与实际距离不同时会发生的情况 。根据他的模型 , 如果地球距太阳近1% , 或者离太阳更近百分之五 , 那么使海洋保持液态的微妙平衡就会被破坏 。因此 , 考虑到地球大气的演变 , 导致人们想到在恒星周围存在一个空间带 , 在该空间带中 , 星球表面海洋可以保持数十亿年的液态 。这个空间带被称为绕星宜居带(circumstellar habitable zone, CHZ) , 而且这已经成为科学家有关系外行星生命的思考的中心思想之一 。

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像所有同类恒星一样 , 我们的太阳自形成以来的45亿年中逐渐变得明亮 。大约40亿年前 , 当海洋首次在地球上形成时 , 太阳比现在暗了约30% , 因此地球必须保留更多的太阳能 , 以防止海洋冻结 。 (John Greim/LightRocket via Getty Images)


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