浩渺的宇宙中,我们有多大的可能找到高等生命?

摘要:北京时间20200217关于【浩渺的宇宙中,我们有多大的可能找到高等生命?】的具体情况和说明,让www.bxsfym.cn新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

“宜居区域”中的星球数量可能会因有毒大气而减半

新发现强调一种在我们寻找复杂的外星生命中,崭新且关键的变量。

在由加州大学河滨分校展开的一项新研究中,研究者认为,之前估计的的可以支持复杂生命生存的星球数可能明显过高了。真实数量比原数量少太多了。

传统上来说,许多寻找地外生命的研究都关注于科学家所命名的“宜居区域”——有时叫做宜居带。它因它与恒星保持适中距离,这样星球上的水既不会蒸发,整个星球也不会被冻结。这是最合适的位置。

这个描述适用于基础的单细胞的微生物,但不适用于更复杂的生命形式……这就是这种说法的重要所在。

加州大学河滨分校的团队发布在《天体物理学》杂志上的成果显示,让预测水平改变的几种有毒气体,使复杂生命体的宜居区域至少缩小至一半——一些时候甚至把宜居区域缩小到零。

“想象一个‘适宜复杂生命体居住的宜居区域’是一个被界定为安全的区域,在那里,支撑像我们在地球上发现的一样丰富的生态系统是貌似可行的。”UCR的生物化学系中地球行星科学的教授,同时也是这篇论文的合著者提莫西•里昂说。“我们的研究成果显示,像地球一样的复杂生态系统,难以在大部分传统定义中的宜居区域生存。”

使用电脑模型,来研究各种各样星球上的大气气候和光化学时,这个团队一开始考虑的是二氧化碳。当行星离它们的主恒星太远时需要二氧化碳——一种强有效温室气体——来维持高于零度的温度。在这一点上,地球也是一样的。

这份研究总结,二氧化碳本身的毒性限制了单细胞动物的生存范围,小于原来传统宜居区域的一半。对环境更为敏感的人类和其他高等动物,安全区域缩小至传统区域的三分之一。

更何况,在某些特定的星球上没有安全区域,包括太阳的最近的两个邻居,半人马座的比邻星和TRAPPIST-1。

这些温度更低,更昏暗的恒星释放出来的紫外线辐射的类型和强度可以导致产生高浓度的一氧化碳——另一种致命气体。

一氧化碳在生物体内与其血红蛋白结合,血红蛋白是一种可以往全身运输氧气的物质。即使只是少量的一氧化碳就可以导致体细胞因缺氧而死。

“展示我们的星球是多么的珍贵和稀有仅仅增加了保护它的理由。据我们所知,地球是宇宙中唯一一个人类可以赖以为生的星球。”

因为我们的太阳更热,更亮,从而引起大气层中的化学反应,使得一氧化碳无法在地球大气中积累,而是被很快地分解。但是,加州大学河滨分校的团队总结,微生物生态圈也许能在一氧化碳充足的星球上繁荣发展。

艺术家对TRAPPIST-1这一系外行星的再现

科学家已经确认,大约有4000行星是围绕太阳以外的恒星进行的,但是没有一个行星是人类可以亲自到达的,只因它们实在是太远了。最近的是半人马座的比邻星b,但如果开着现有的宇宙飞船前往也需要54400年。使用望远镜来侦查它们大气中的特定几种气体,是我们唯一一种方法来研究这些行星了。

所以,这些为什么以前没有被注意到呢?

作为这项研究论文的主要作者和NASA的博士后项目的成员之一,爱德华•韦特曼在天文在线上发表了这样的观点:

“以前所做的和我们研究中提出的东西的真正区别,是诞生简单生命的最低条件,和诞生形式更为复杂的生命的最低条件。”

对于宜居区域的定义关注于一点,即液态水存在的可能性,但保持液态水在外太空的宜居区域上存在所需的温室环境需要大量二氧化碳。

“如果你在思考宜居意味着什么,那么宜居区域是给谁居住将会成为定义它的方法。是为了微生物?还是为了人类?或者其他形式的更高等的生命体?许多人认为这是一回事,实际上完全不是这样的。”

NASA的可居住的太阳系外行星天文台的样子。

来源于这个团队之前的研究的发现已经告知了下一代太空任务,如NASA推动的可居住的太阳系外行星天文台。举例来说,因为氧气对于地球的复杂生命体来说是必须的且可以被远程观察,这个团队正在研究氧气在不同星球的大气上是多么普遍。

为了大部分HZ能够维持温和的气温

除了地球以外,在我们的太阳系中没有能孕育生命的星球能被远距离辨识出来。韦特曼解释,如果生命在太阳系的其他地方存在着,它一定在岩石或冰层的深处生存着。因此,系外行星可能是是我们寻找更像我们所处环境的宜居区域的最大希望。

“我认为展示我们的星球是多么珍贵和稀有增加了保护它的必要性。”韦特曼说,“就我们目前所知,地球是宇宙中唯一一个可以维持人类生存的星球。”

摘抄:

宜居区域(下文简称HZ)通常被定义为一颗与主恒星保持一定距离的行星,并在其表面存在十分关键的生命体所需的液态水。

大体上,需要持续且多于地球当前大气层中二氧化碳含量的二氧化碳,来使大部分HZ能够维持温和的气温。

然而,大部分地球上的需氧气的复杂生命体被部分的大气压力所集中的CO2给限制了。同时,大部分在传统宜居区域里的地外行星位于M型红矮星旁边。他们的数量远多于与太阳类似的G矮星,但被预测会制造大量的多种的对于轨道行星大气层而言有毒的气体,如一氧化碳。这里我们展示了HZ施加于需氧的复杂生命体的限制相对而言甚于对微生物的限制。我们使用了1D辐射对流和光化学模型,基于已知的由于有毒物对一系列生命体带来的限制,带来的限制,来限制为复杂生命体提供居所的宜居区域(英文缩写为HZCL),来提供证明的概念。我们发现我们发现对于CO2公差为0.01,0.1,1bar,HZCL只有21%, 32%, 50%,和传统的依据如同太阳的行星定下标准的宜居区域范围一样广。CO2的集中也许会在整个宜居区域中的一些温度最低的M型红矮星中限制一些复杂生命的生存。这些结果给宇宙中可能存在复杂生命,且在搜寻外星生命迹象和技术迹象同时找到的的重要衍生物,带来了一丝新希望。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Scott Snowden- inverse-栉海

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