在靠近年輕太陽很近的地方,四個世界(水星、金星、地球、火星)誕生了,其中每一個都具備承載生命的條件。雖然太陽系中有大量地方存在可居住條件,但這四個故事卻具有驚人的開端。
星江河湖海為啥消失
火星距離太陽2.29億千米,火星直徑為6779千米。比金星距離太陽遠得多的火星,也受太陽支配。由于火星大氣層中一度富含溫室氣體,所以江河湖海曾經在火星表面自由流動了好幾億年。但火星比金星小得多,火星引力也小得多,所以火星更難留住原有的大氣層?;鹦堑囊簯B(tài)鐵核太小,無法保持熱量。鐵核降溫,最終固化,火星的保護性磁場由此關閉?;鹦窃瓉淼膹娏覙O光消失,裸露的火星遭到來自升溫的太陽的高能粒子——太陽風轟擊,火星大氣層被轟掉,火星表面水蒸發(fā)到太空。凍結在火星表面各處的微量水——火星生命的最后希望,被火星的母恒星——太陽扼殺。
在太陽系和其他恒星一行星系統(tǒng)中,行星命運都與行星環(huán)繞的母恒星息息相關。所以,在太陽系中太陽主宰我們的命運。隨著太陽的改變,地球周圍其他行星上的生命潛能隨之改變。這些行星的歷史提醒我們,可居住性是一種不會永久持續(xù)的脆弱平衡。太陽系中只有一顆行星一直保持液態(tài)水和可居住性,它就是地球。地球的非凡在于液態(tài)水和可居住性的穩(wěn)定性。幾十億年來,地球在自己的整個歷史中都保持了大量液態(tài)水,正是這些水推動著地球生物演化。
地球特殊性將來會失去
地球真的很特殊。迄今為止,宇宙中確切知道的唯一生命之地就是地球。生命的發(fā)生不只需要液態(tài)水,而且需要水的長期存在。這正是地球的魔法。由于地球大小和地質學條件的適合,地球大氣層才得以足夠穩(wěn)定幾十億年,從而保護了珍貴的水,讓復雜生命得以演化。而生命塑造著地球上的陸地和海洋,今天正是生命在維持一直保護我們脆弱生態(tài)系統(tǒng)的大氣層。但隨著太陽衰老,這種脆弱的平衡將難以為繼。太陽系所有行星都在變化,其中當然也包括地球。隨著地球變化,地球生命也必然會變化。目前的地球受到正好適量的太陽輻射,但隨著時間推移,到達地球的太陽輻射量必定會增加。
衰老的太陽持續(xù)升溫??茖W家預測,地球溫度的升高最終會擾亂天氣模式,全球范圍大風暴大旱的概率陡增。隨著全球植物逐漸滅絕,氧含量將劇降。大約10億年后,地球上的復雜生命體系會消失。最終,地球大氣層將變得像金星和火星大氣層那樣大多數(shù)由二氧化碳組成,地球匕也會發(fā)生失控的溫室效應,地球同樣也會變成像今天金星這樣的火爐。當太陽的氫燃料耗盡后,太陽將進入紅巨星階段。這并非無端猜測,而是科學家通過對銀河系中其他恒星的調查得出的結論。
隨著太陽耗盡自己的氫燃料,它由此進入紅巨星階段,太陽外層會膨脹到太空幾百萬千米甚至更遠。水星將首先被太陽吞沒,接著金星也被吞沒,地球和火星茍延殘喘。最終,地球也被吞沒,地球生命打上句號。當然這是很久很久以后的事了。隨著太陽到達生命尾聲,太陽周圍的可居住地帶以及生命希望也將向外移動,進入太陽系外圍地帶。目前,那里是氣態(tài)巨行星所在地。因此,遙遠將來的生命立足點將不會是這些行星本身,而是在環(huán)繞行星的類地衛(wèi)星上。例如:小小的含冰衛(wèi)星恩克拉多斯(土衛(wèi)二)、木星的含冰衛(wèi)星歐羅巴(木衛(wèi)二)和土星的另一顆衛(wèi)星泰坦(土衛(wèi)六)。
未來泰坦或許會出現(xiàn)生命
泰坦讓科學家尤為心動,因為它可能支持一種有別于地球生命的、讓人興奮的生命可能。1997年,美國宇航局“卡西尼號”探測器飛往泰坦。當時,“卡西尼號”經過木星,奔向寒冷的太陽系遙遠地帶,全程近16億千米。它計劃進入環(huán)繞土星的軌道,調查土星的冰環(huán)。在軌道中,它部署一部小型探測器“惠更斯號”探索比水星還大、被霧蒙蒙稠密大氣層覆蓋的泰坦。當時,泰坦的表面對科學家來說仍然是個謎。
2005年1月,“卡西尼號”向泰坦表面釋放由歐空局設計的“惠更斯號”。在下降過程中,“惠更斯號”向地球發(fā)回了泰坦的首批驚人照片。在這些照片上,科學家看到了明亮的高地,且高地上有暗色的水道。這樣的情景與地球何其相似!更驚人的是,“惠更斯號”在泰坦表面成功軟著陸,它發(fā)回地球的泰坦表面照讓科學家看到了泰坦與地球之間的更多相似。在“惠更斯號”著陸后,科學家立即分析它從遙遠泰坦上發(fā)回的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)泰坦表面也有沖積平原和河流三角洲,那里的液體流動過程也在創(chuàng)生圓石。但因為泰坦表面溫度很低,只有-184°C,所以泰坦表面液體不是水。那是什么呢?“惠更斯號”在泰坦表面探查到了大量在地球上呈現(xiàn)為可燃氣體的甲烷,而相對高的大氣壓和低溫讓甲烷在泰坦表面呈液態(tài)。泰坦是潮濕的,但讓它潮濕的不是水,而是液態(tài)甲烷。科學家推測,泰坦表面也有風暴,但風暴中降下的雨是甲烷雨,泰坦表面的圓石頭很可能是液態(tài)甲烷沖刷出來的。
令人遺憾的是,“惠更斯號”只運作了幾小時就停止工作,它沒有探查到液態(tài)甲烷刻鑿河床之類的證據(jù)。但“惠更斯號”的母船“卡西尼號”在環(huán)繞土星的軌道中繼續(xù)活躍。在“惠更斯號”登陸泰坦一年后,“卡西尼號”在泰坦兩極地區(qū)上空高處飛過時,看見了被風吹雨打的泰坦安大略湖、波浪翻卷的麗姬亞海以及比地球上的安大略湖大5倍的克拉肯海。
迄今為止,在泰坦表面發(fā)現(xiàn)的甲烷湖已有好幾百個。很少有科學家認為今天泰坦表面存在生命,畢竟泰坦表面溫度太低。但如果泰坦升溫,考慮到泰坦所具備的生命要素,情況會怎樣?今天的泰坦表面存在大量有機化合物,但同時有生物學過程的可能性極低。不過,在遙遠未來,當?shù)厍蚝蛢忍栂底兊貌豢删幼r,泰坦所在地將得到更多太陽能量,泰坦表面溫度將明顯升高,液態(tài)水將替代液態(tài)甲烷,而甲烷將蒸發(fā)掉,冰山將變成海洋。誰能肯定那時的泰坦不會有復雜生命?
太陽系的故事向我們證明,可居住性并不是一個永久特征。太陽系是動態(tài)之地,太陽有生命周期,太陽一生都會讓可居住地帶此起彼伏。地球生命現(xiàn)在是獨特的,將來卻不一定,因為生命的死亡在太陽系任何地方都發(fā)生,只是時間不同而已。即便在銀河系中,恒星數(shù)量就達幾千億顆,行星數(shù)量更多,這不禁讓人遐想:其中一部分行星上有沒有可能也存在生命?(完)