肖恩?雷蒙德

1萬(wàn)年后的某一天，你是一位太空探險(xiǎn)家，正準(zhǔn)備降落到一顆新發(fā)現(xiàn)的星球上，據(jù)說(shuō)那

里可能有生命存在。但這顆星球非常黑暗，看不到任何東西，只能看到一團(tuán)不祥的黑圈遮擋著星空。你進(jìn)入大氣層，穿過(guò)一層只能靠飛船傳感器檢測(cè)到的厚厚的云層。你的飛船外沒(méi)有一絲亮光，沒(méi)有陽(yáng)光，沒(méi)有星光。你非常困惑地向你的指揮官喊道：“等一下！這個(gè)星球上根本沒(méi)有陽(yáng)光！我們到底來(lái)這里干嗎？”

太陽(yáng)總是受人贊揚(yáng)的。幾乎所有人都喜歡陽(yáng)光明媚的日子和色彩斑斕的彩虹；太陽(yáng)能電池板是人類的好幫手；太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)光合作用，產(chǎn)生我們賴以呼吸的氧氣；我們的身體受到陽(yáng)光照射后才能產(chǎn)生維生素D，使我們不至于情緒低落；太陽(yáng)崇拜和太陽(yáng)神貫穿人類的整部歷史。

但是，盛名之下其實(shí)難副，我們真的需要太陽(yáng)嗎？是的，我們確實(shí)需要太陽(yáng)。如果太陽(yáng)突然熄滅了，地球就會(huì)變成一個(gè)冰球。沒(méi)有了太陽(yáng)，我們的地質(zhì)溫控器——碳酸鹽硅酸鹽循環(huán)——就無(wú)法起到任何作用，幾十年之后地球上的海洋就會(huì)凍結(jié)。地球內(nèi)部的熱量會(huì)繼續(xù)從火山和大洋中脊釋放出來(lái)。但是，地球最終會(huì)和電影《帝國(guó)反擊戰(zhàn)》中的霍斯星球一樣被冰雪覆蓋。到那時(shí)，地球上的大部分生命將會(huì)消失。

地球與太陽(yáng)休戚與共。但是否有例外呢？讓我們假設(shè)一種不同類型的行星，假設(shè)存在

一個(gè)從未有過(guò)太陽(yáng)的地球，一個(gè)“流浪的”或者“自由漂流的”地球。這個(gè)星球不按照軌道運(yùn)行，只是游蕩在其他星球周?chē)?。這聽(tīng)上去像是科幻小說(shuō)，但是近年來(lái)確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些自由漂流的氣態(tài)巨行星。太陽(yáng)系中的氣態(tài)巨行星，木星和土星，都受到太陽(yáng)的約束，乖乖地在軌道上運(yùn)行，但這可能并不是銀河系里的常態(tài)。一項(xiàng)2 0 1 1年發(fā)表在《自然》雜志上的研究表明，銀河系的每一個(gè)恒星系中，大約會(huì)有兩個(gè)不受約束的行星。天文學(xué)家對(duì)這項(xiàng)研究仍存爭(zhēng)議，但大多數(shù)天文學(xué)家都同意流浪星球在銀河系周邊并不罕見(jiàn)。每一顆流浪的氣態(tài)巨行星周?chē)伎赡苡袔讉€(gè)地球大小的巖石組成的星球。在我們的銀河系中，有數(shù)十億甚至數(shù)千億這樣的行星。

在流浪行星上無(wú)法享受到季節(jié)、日落這些我們習(xí)以為常的東西。不圍著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，連生日的概念都沒(méi)有。但是，流浪行星上會(huì)有生命嗎？會(huì)有像地球上一樣生機(jī)勃勃的生物圈嗎？

我們認(rèn)為，流浪行星需要有液態(tài)的水才有可能存在生命，至少像我們這樣的生命離不開(kāi)液態(tài)水。要有液態(tài)水，這個(gè)星球就要保持溫暖。但是太空中的溫度實(shí)在太低了，只有零

上幾攝氏度而已。流浪行星沒(méi)有太陽(yáng)怎么保暖？所有的行星內(nèi)部都會(huì)產(chǎn)生熱量。比如，地球內(nèi)部的熱量大部分來(lái)自塑造了它的巨大碰撞，并且這些熱量大部分都被封存在地殼內(nèi)。

自地球形成之日起，這種熱量就慢慢地傳遞到地表。這種內(nèi)部熱量會(huì)持續(xù)存在數(shù)十億年，

但是與每天照耀在地球上的太陽(yáng)光相比，它就太微不足道了，比太陽(yáng)光能量的1/ 3 0 0 0還要少。流浪行星得不到太陽(yáng)光的照射，就更不能損失哪怕一點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)部的熱量。流浪行星像一個(gè)罹患低體溫癥的病人一樣，需要一個(gè)非常溫暖的被窩。

星球表面的冰層可被作為一個(gè)強(qiáng)大的隔熱層，封鎖星球內(nèi)部的熱量。如果冰層夠厚的

話，在行星的冰層下就可能有液態(tài)水海洋。但是冰層至少要有1 0千米厚，才能防止海洋凍

結(jié)幾十億年。木星的兩個(gè)大衛(wèi)星——木衛(wèi)二和木衛(wèi)三——厚達(dá)幾千米的冰層下面就潛伏著

海洋，這可能與結(jié)冰的流浪行星類似。地球被冰凍之后，生命還能繼續(xù)生存在海洋深處嗎？恐怕不行。我們地球上的水太少了，覆蓋全球的冰層只能有幾千米厚，無(wú)法形成一個(gè)足夠厚的隔熱層。地球充其量只能維持局部的液態(tài)水，例如在火山這種強(qiáng)大的熱源附近，但是無(wú)法形成覆蓋全球的海洋。

厚厚的大氣層也能夠保留星球內(nèi)部的熱量，沒(méi)有冰層的星球就靠它在表面保留液態(tài)

水。最理想的大氣層氣體是氫。氫是一種非常高效的隔熱層，即使在非常低的溫度下也能保持氣態(tài)，不會(huì)凝結(jié)。厚厚的氫大氣層可以使一顆流浪行星的表面溫度高于水的冰點(diǎn)，因此星球的表面就可能有湖泊和海洋，甚至生命。但是這個(gè)大氣層必須比地球的大氣層厚1 0倍至1 0 0倍。

》流浪行星是漏網(wǎng)之魚(yú)

人類的眼睛看不到這些被厚厚的大氣層包裹起來(lái)的流浪行星，只有遙遠(yuǎn)的星光照耀著

它們。它們像天王星和海王星一樣，很可能有許多不同的云層，沒(méi)有星光能照射到其表面。這里的大氣層是令人窒息的，如果你站在這個(gè)星球上仰望天空，你看到的只有黑暗。

流浪行星可能是在恒星的軌道上形成的。它們最初只是一些塵埃顆粒，通過(guò)一系列的

碰撞逐漸變大。其中一些行星捕獲了氣體，變成了像木星和土星這樣的氣態(tài)巨行星；其他一些行星像地球一樣，體積較小，由較多的巖石構(gòu)成，要經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年才能成形，最終融入有序的行星系統(tǒng)中。但是這些系統(tǒng)往往不穩(wěn)定。氣態(tài)巨行星非常巨大，它們的重力作用能夠?qū)⑿行菑棾鲂请H空間，因此這類流浪行星就像爆米花一樣從鍋里蹦出來(lái)，成了漏網(wǎng)之魚(yú)。在這些流浪行星中，有些會(huì)有厚厚的冰層，有些會(huì)有氫氣層包裹，有些還會(huì)有自己的衛(wèi)星。與地球相似的流浪行星通過(guò)與它們的衛(wèi)星或者氣態(tài)巨行星間的相互作用獲得潮汐加熱，從而得到一些內(nèi)部熱能。

再進(jìn)一步假設(shè)，如果沒(méi)有液態(tài)水，生命能夠存活在沒(méi)有太陽(yáng)的星球上嗎？地球表面的

生物都依賴太陽(yáng)，但是方式各異。植物和簡(jiǎn)單的微生物是初級(jí)生產(chǎn)者，它們直接依賴太陽(yáng)

的能量，把陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。動(dòng)物這樣較高等的生物，主要靠吃初級(jí)生產(chǎn)者生存，間接地依賴太陽(yáng)。但是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球上有一些生物不需要太陽(yáng)，他們稱其為化能自養(yǎng)生物。這些生物生活在海底，依靠地球內(nèi)部釋放出的能量制造自己的有機(jī)碳。這些微生物為深海熱液噴口周?chē)鷻C(jī)勃勃的生態(tài)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

光合生物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而化能自養(yǎng)生物依靠預(yù)先存在的條件——比如熱液噴

口周?chē)鷦×业臏囟茸兓?qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)。不過(guò)光合作用的效率要高得多，它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)

化成生物質(zhì)能的效率比化能自養(yǎng)生物轉(zhuǎn)換內(nèi)部熱量的效率高1 0 0 0多倍。但是這只是地球上的情況。在流浪行星上，沒(méi)有陽(yáng)光作為能量來(lái)源，生命體就會(huì)有更強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)，更有效地獲取星球內(nèi)部的熱量。

流浪行星上的生物圈必須建立在化能自養(yǎng)生物的基礎(chǔ)上，只有化能自養(yǎng)生物才能為其他更復(fù)雜的生物體提供所需的有機(jī)碳。但是它們的生物效率太低了，所以建立在化能自養(yǎng)生物基礎(chǔ)上的生物圈需要生產(chǎn)大量的生物質(zhì)能。打個(gè)比方，靠光合作用一顆蘋(píng)果樹(shù)能結(jié)1 0 0 0個(gè)蘋(píng)果，而在流浪行星上一棵蘋(píng)果樹(shù)只能結(jié)一個(gè)蘋(píng)果，所以需要1 0 0 0棵蘋(píng)果樹(shù)。

流浪行星上會(huì)自發(fā)出現(xiàn)生命嗎？還是需要從其他地方接種？我們目前還無(wú)法確定。我

們甚至還沒(méi)搞明白地球上的生命是如何起源的。不過(guò)，生物新陳代謝的起源目前有幾種說(shuō)

法，其中包括深海發(fā)泄假說(shuō)。這個(gè)理論認(rèn)為熱液噴口為地球上最早的生命提供了搖籃，而流浪行星上很可能也散布著熱液噴口。因此，流浪行星上的生命很可能是從本星球上起源的，而不是從其他地方接種的。

黑暗生物圈會(huì)是什么樣子的呢？讓我們來(lái)看看地球上類似的生物群落。地球內(nèi)部熱量

的釋放在地球表面并不是平均的，某些地區(qū)的溫度更高。在海底的熱液噴口附近分布著生

機(jī)勃勃的海底生態(tài)系統(tǒng)，其中有很多稀奇古怪的植物和奇異獨(dú)特的生物， 比如2米長(zhǎng)的管

蟲(chóng)、鱗腳蝸牛和沒(méi)有眼睛的蝦，等等?；茏责B(yǎng)生物制造了這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，它們形成了一層厚厚的細(xì)菌，為復(fù)雜的生物鏈提供了最基本的食物。這種生物圈可能零星分布在流浪行星上，聚集在這些星球表面的熱源附近。那里甚至可能有較大的生物，比如管蟲(chóng)。所有的生命綠洲在最初都是孤立的，物種也是獨(dú)特的。但在某些流浪星球上面，這些生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)合并成一個(gè)遍布全球的生物圈。

》我們可以把流浪星球當(dāng)成向

銀河系擴(kuò)展的跳板和驛站我們并不想向其他星球殖民，尤其不會(huì)想去這些冰冷的流浪星球。要滲透到幾千米深的冰層下并非易事，而要在這些冰層下生存更是難上加難。但是被大氣層包裹的流浪行星可能很誘人，這些星球表面的湖泊和海洋相對(duì)比較容易進(jìn)入。但是，由于氧氣和氫氣無(wú)法和平共處，所以這些行星的大氣層對(duì)人類來(lái)說(shuō)是無(wú)法呼吸的。在我們踏上這個(gè)星球之前，必須弄清楚這個(gè)星球上的生物質(zhì)能是可以輕而易舉地獲得，還是被禁錮在海底深處。但是，即使在最理想的狀態(tài)下，由于缺乏太陽(yáng)能，食品生產(chǎn)恐怕很困難，而且我們也無(wú)法知道這個(gè)星球上土生土長(zhǎng)的植物和動(dòng)物是否可以食用。我們也無(wú)法看到彩虹。因此，如果人類要向銀河系殖民的話，流浪行星恐怕不是我們的首選。

但是流浪行星有距離的優(yōu)勢(shì)，它們離我們很近。目前，我們對(duì)太陽(yáng)附近的暗弱星體的研究還很不完善，可能在我們附近的星系里就有類似地球的流浪行星。如此一來(lái)，我們就可以把流浪星球當(dāng)成向銀河系擴(kuò)展的跳板和驛站。

想象一下吧，你是第一個(gè)踏上流浪星球的人。你駕駛著飛船來(lái)到這里，探照燈射出的

光量子將打破這顆星球上幾十億年的黑暗。你的殖民地和這顆星球上的元素是分離的，完

全不接觸有毒的空氣。你的孩子在成長(zhǎng)過(guò)程中看不到任何星星，也不能到外面玩耍，至少不能不穿宇航服到外面玩耍。但是你要安慰自己，為了人類能夠進(jìn)一步踏上其他星球，你做出的犧牲是有價(jià)值的。

肖恩·雷蒙德，美籍天體物理學(xué)家，任職于法國(guó)波爾多天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。