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什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?

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什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?
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对地球早期陆地生命的研究表明,宜居行星和卫星需要水和适中的温度,因此不能太接近它们的宿主恒星。例如,在太阳系中,金星和火星之间有适宜居住的地带。

什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?

比金星近的行星太热太干燥,无法维持生命。比火星更远的行星非常寒冷,整个星球都是一团冰,不允许任何生命居住在其中。因此,寻找太阳系外生命的宜居带首先取决于宿主恒星(太阳型恒星)的温度。

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其次,取决于地球的大气层,如果地球上有很多像二氧化碳这样的吸热温室气体,地球可以远离它的宿主恒星。也希望恒星将有一个由气体和尘埃组成的磁盘,地球将会有一个稳定的长期的气候和适当的化学成分的比例,和,地球磁场保护它免受致命的高能粒子从其他恒星空间。对于地球大小的行星来说,生命可能还需要一颗巨大的行星当“引力真空吸尘器”,为地球大小的行星扫清道路,以避免像1994年苏梅克-列维彗星撞击木星那样的宇宙冲击事件。此外,为了确保生命的起源和生存,居住区必须在地质时间尺度上持续适宜居住。

什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?

什么是“可居住地带”?它是生命可以生存的地方。在地球表面有生命,在温暖的地壳下有生命,在寒冷的冰山上有生命,可以想象在地球之外有生命,科学家推测它们可能在类地行星上。换句话说,在一个完全发达的地球-球体行星上,一定有适合生命居住的区域。

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“宜居带”一词最早出现于1959年,但直到1992年才得到详细解释。宜居带是恒星周围的空间区域,在这个区域,液态水可以存在于行星表面。在太阳系中,宜居带位于金星和火星之间,既不太热也不太冷。

对地球早期陆地生命的研究表明,适宜居住的行星和卫星需要水和适中的温度,因此它们不能离宿主恒星太近。但是你不能离你的星球太远。像冥王星这样的矮行星太冷了。

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首先,宜居带的位置取决于主星的温度。主星温度越高,宜居带的位置就越远越宽。其次,取决于地球的大气层,如果地球上有很多像二氧化碳这样的吸热温室气体,地球可以远离它的宿主恒星。也希望恒星将有一个由气体和尘埃组成的磁盘,,地球将会有一个稳定的长期的气候和适当比例的化学物质,和,地球磁场保护它免受致命的高能粒子从其他恒星空间。对于地球大小的行星来说,生命可能还需要一颗巨大的行星充当“引力真空吸尘器”,为地球大小的行星扫清道路,以避免像1994年苏梅克-列维彗星撞击木星那样的宇宙冲击事件。

什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?

为了适应生命的起源和生存,宜居带必须在地质时间尺度上连续适宜居住。因此,天文学家认为只有低质量的主序恒星(年长的、中年的恒星)才是适宜居住行星的候选者。和太阳一样,主序恒星的寿命约为100亿年。但是恒星不是静止的。随着它们的进化,它们会变老,随着它们变老,它们的亮度通常会增加,将宜居带向外推。在极端的情况下,整个宜居区将摆脱其恒星(在太阳系,适居带移动0.95到1.15 au,从地球到太阳的距离,一个非盟= 1.5亿公里),导致不幸居住的星球上的所有生命。然而,在恒星生命的大部分时间里,可能存在适合居住的地带。

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在20世纪下半叶,科学家对宜居带的认识有了很大的飞跃。科学家在该地区被视为生命发现了一些超级喜热的微生物,117℃附近生活在海底热液喷口,从火山口的物质生活,他们可以抵抗高压和强腐蚀性酸,可以忍受高剂量的辐射。科学家们还在几米深的温暖地壳下和冰冷冰山的顶部发现了各种原始生命,包括超嗜热生物。

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与呼吸氧气的生物体不同,超嗜热生物不需要有机分子或阳光来获取能量。相反,它们是通过暂时的新陈代谢来维持生命的,这让科学家们有了一个想法:除了传统的可居住带,任何液态水都可以维持生命。如果一颗巨大的行星有大量的内部热量,它不需要靠近它的恒星来支持没有光的生命。

即使所有这些条件都得到满足,要想在合适的轨道上发现地球大小的行星,也需要仔细研究新世界的可居住带。由于系外行星距离地球如此之远,以至于地面望远镜无法观测到一米大小的物体,这项任务就落到了太空科学家的肩上。太空科学家正准备向太空发射大型太空望远镜,如欧洲航天局的达尔文和美国宇航局的全球探测器。

另一种寻找太阳系外宜居地带的方法是寻找外星文明,这些文明利用地面上的射电望远镜来监听来自“外星人”的无线电信号。

什么是宇宙中的宜居带?人类可以用自己标准去“定义”吗?

这项研究计划从1959年开始,一直持续到20世纪60年代初。最早的天体之一是一颗年轻的类太阳恒星,被称为eridanus星座的年轻恒星,距离我们10.5光年。在200个小时的过程中,科学家们听到了8个强脉冲无线电信号。“这不是外星人发出的信号吗?”科学家们为此兴奋不已:“外星人可以向我们的地球发送无线电,一定有高度的文明。”然而,这些信号并非来自“外星人”,而是来自地球上一个军事基地的雷达测试。

外星人发射无线电波的消息尚未得到证实,但科学家们对观测天王星及其卫星并没有失去兴趣。早在十几年前用巨型望远镜拍摄的照片显示,这颗行星只有在人们看到它像喝醉酒的人在“摇晃”时才会如此有趣。以这种方式运动的恒星通常被隐藏的行星所包围,这些行星利用引力将其主星拉向前方。据计算,它周围行星的质量大约是木星质量的1.5倍,环绕它的周期是7年。它是一个巨大的气体。哈勃的观测进一步揭示了行星轨道上的一个气体/尘埃盘。这表明行星是由气体/尘埃盘构成的物质。

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