隨著人類對火星的探索與了解越來越深,科學家已經(jīng)在構(gòu)想著如何將人類遷移到這個地球的鄰居上生活,如何在這顆紅色的星球建造人類的居住環(huán)境。除了居住以外,我們還需要考慮飲食問題,畢竟“民以食為天”嘛。那么,我們移民火星上的話,都能吃什么?更多精彩盡在出國留學網(wǎng)!
太空食物的變化
今天,人們對太空食物的印象可能還停留在早期的太空探索時期,那時候的宇航員只能食用一些裝在軟管中的糊狀食物,如肉漿、果漿等,或是一些便于食用的成塊的或是冷凍干燥的食物。
實際上,隨著航天事業(yè)的發(fā)展,太空食物已經(jīng)大變樣了,如今,國際空間站的宇航員已經(jīng)能吃到漢堡、肉餅、甜點等多達170多種的主食、點心和飲料。雖然太空食物變化很多,而且口味也很豐富,但仍然保持比較單一的形式——干燥。宇航員只能利用加熱或者加濕的方式才能食用食物。
那么,既然有這么多的太空食物,是不是這些食物以及這種單調(diào)的食物形式就能滿足火星上的生活?
火星食物的科學探索
2013年,美國宇航局在夏威夷開展了一項太空探索模擬研究項目,該項目是基于2035年將人類送到火星生活的背景下展開的。研究人員在夏威夷的一座火山斜坡上建立一個小型穹頂實驗室,模擬火星環(huán)境,探索生活在“火星”上的人的心理與生理健康等問題。
其中一項研究就與飲食有關(guān)。在實驗室中,研究人員要利用儲藏室中的東西做一頓飯,其中主要包括一些耐儲存的食品,例如鰻魚罐頭、蛋晶體、小蘇打、扁豆、干的雞肉和牛肉等即食食品和凍干食品。該實驗主要是為了測試兩種不同的烹飪模式的好壞利弊——即食模式和需要烹飪模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn),大多數(shù)宇航員更喜歡需要烹飪的蔬菜類食品,這些食物烹飪過程操作簡便,味道也不錯。
可是,火星上的土壤難以種植地球上的蔬菜,美國宇航局為此專門研究了如何在太空中培育蔬菜。他們制作了一個名為“蔬菜盒子”的植物生長系統(tǒng),“蔬菜盒子”大約有一個雙屜柜的大小,其內(nèi)有為蔬菜種子提供土壤和化肥的培育墊層和營養(yǎng)素,并在底部設(shè)計了特殊的灌溉系統(tǒng),以解決太空中不能澆水的問題,盒子則利用一組LED燈為蔬菜種子提供光照。另外,盒子的特殊構(gòu)造還能從太空艙內(nèi)吸收熱量和二氧化碳,為蔬菜種植構(gòu)造了一定的生態(tài)循環(huán)。
這個“蔬菜盒子”已經(jīng)收獲了一種深紅色的生菜,只需要無毒的紙巾擦干凈就能食用了。如今,美國宇航局正在利用這個特殊的植物生長系統(tǒng)對其他的蔬菜進行相應的測試,如胡椒、蘿卜、西紅柿等,以此來觀察這個生長系統(tǒng)是否適宜大多數(shù)蔬菜的生長,為以后火星居民的飲食提供可靠的幫助。
火星生態(tài)環(huán)境的探索
“蔬菜盒子”為美國宇航局的火星之旅創(chuàng)造一個“生物再生生命保障系統(tǒng)”提供了基礎(chǔ)。這是一個類似小型地球的人工生態(tài)系統(tǒng),在里面的人與物的行為互動就像在地球一般,人類呼出二氧化碳,植物群則吸收它促進自身的生長,從而為人類提供人體所需的礦物質(zhì)和維生素。
不過,“蔬菜盒子”沒有辦法大規(guī)模擴展,難以滿足未來大量火星居民的飲食。因此,科學家設(shè)想未來在火星構(gòu)建一個能循環(huán)作用的生態(tài)環(huán)境。
事實上,在地球上還是有一些區(qū)域的環(huán)境與火星類似的,這些區(qū)域?qū)?gòu)建火星生活圈的研究起到了很重要的作用。在美國猶他州就有一塊被稱為“圣拉斐爾膨脹”的區(qū)域,這是地球上少有的能體驗火星地貌環(huán)境的地方,那里遍布著峽谷、平頂山和山丘,其鮮明的景觀結(jié)構(gòu)與火星地貌有著驚人的相似之處。
因此,美國宇航局在該區(qū)域成立了一個火星沙漠研究站,旨在模擬火星環(huán)境的各方面條件(如晝夜溫差大、空氣有毒、地質(zhì)土壤不能種植任何植被等),幫助科學家研究如何在火星上生活。這是一個高11米、直徑8米的兩層圓柱形棲息地,樓下是科學與工程實驗室,樓上分布著生活區(qū)、社交區(qū)和一個小廚房。值得注意的是,該棲息地由一個地上洞穴通道連接著一個溫室,這個溫室里覆蓋著火星土壤的復制品——火山灰中的鐵銹色塵土,里面嘗試著種植了胡蘿卜、啤酒花、藜麥、洋蔥、香菜和羅勒等植物。
溫室與人類生活站構(gòu)成了一個較為類似地球上的人與植物的互動生態(tài)環(huán)境,為未來的火星居民日常生活圈的建立提供了充分的論證基礎(chǔ)。實際上,這些只是地球模式在火星上的復制,而真正的火星飲食是怎樣的還有待科學家深入的觀察與研究。
與地球一樣四季分明的火星
在那遙遠的數(shù)千萬公里之外,一顆紅色的行星正在吸引著無數(shù)天文學家熱情期盼的眼光,那就是火星——在地球運轉(zhuǎn)軌道外側(cè)的陪伴了我們億萬年的鄰居?;鹦鞘浅鹦侵怆x地球最近的行星,與地球的距離在5570萬公里~12000萬公里之間。
火星與地球之間盡管相隔數(shù)千萬公里的空曠空間,卻與地球有著很多神秘的共同之處:它也是一顆固態(tài)的巖質(zhì)行星,半徑大約是地球的一半,但體積大約只有地球的1/7;火星上也有兩個白色皚皚的極冠,這兩塊區(qū)域冬季增大、夏季消融縮小,與地球極為相似。此外,火星上面也同樣有高聳的山脈、幽深的峽谷、飄蕩的白云、怒吼的風暴,它與地球一樣也是四季分明,甚至一天也是24小時。因此,它被人們稱為地球的“孿生兄弟”,與地球一起被認為是太陽系內(nèi)生命可棲居區(qū)域。
僅僅在100多年前,人們還普遍相信火星上存在高級智慧生命,有關(guān)“火星上的運河”、“火星人大戰(zhàn)”、“火星上的獅身人面像”等等的猜測與幻想很多年來一直不絕如縷。但人們對火星的了解越多,人們的失望也就越大。自從上世紀60年代以來,人類已向火星發(fā)射了30多個探測器,不僅沒有找到智慧生命的蹤跡,而且連最簡單的微生物也沒有找到?;鹦翘綔y器帶給我們的訊息是:火星是一個布滿了大小石塊的沙漠星球,其表面是一片荒涼、寒冷和死寂的世界,沒有一絲生命的氣息!
這顆與地球如此相似的星球為何最終沒有像地球那樣孕育出紛繁復雜的生命?在數(shù)十億年前的早期,它有過生命活動的跡象嗎?如果有,那么是什么原因使生命的進程被打斷?更深層的問題是:在廣闊的宇宙中,只要是與地球相似的星球,就必然會產(chǎn)生生命嗎?如果真是這樣,那么火星為什么給我們提供了一個反證?生命究竟是偶然還是必然?通過對火星和地球截然相反的命運的比較,我們或許能夠更好地揭開宇宙生命之謎。
兩顆洪水泛濫的星球
50億年前,在銀河系一個旋臂上,有一塊星際氣體云坍縮了。這次宇宙中毫不起眼的坍縮事件最終創(chuàng)造了宇宙亙古未有的奇跡——智慧生命。這塊星際氣體云核心的溫度很快上升到1000萬K,接著燃燒成一顆黃色的恒星——這就是我們的太陽。圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的大量宇宙塵粒依靠引力逐漸聚集成團,然后形成了太陽系的九大行星,其中有兩個相互靠得很近、稟性相同的兄弟——地球與火星。
在誕生之初,這兄弟倆都遭遇了相同的命運。初生太陽系內(nèi)有無數(shù)大大小小的巖石在四處游蕩,肆意撞擊著尚在襁褓中的行星。巨大的碰撞對這兩顆行星來說都是家常便飯,每月至少發(fā)生一次。碰撞后拋射出去的煙霧與塵埃遮天蔽日,籠罩在行星上空,久久不能散去。據(jù)估計,在太陽系行星形成后,隕石風暴前后延續(xù)了約7億年。直到今天,在砂礫遍地、荒涼沉寂的火星表面,還遍布著遭隕星襲擊后形成的坑坑洼洼,但地球上的隕石坑已被長時間的風蝕和水蝕消磨掉了。
那時,兩顆行星都是沒有水、沒有生命、漆黑一團、異??釤岬男行恰UЭ雌饋?,它們都沒有形成生命的可能性。
然而,隕石通常都含有豐富的水分,正是這持續(xù)了數(shù)億年的隕石風暴為兩顆行星帶來了最初的水氣。隨后,兩顆熾熱的星球都經(jīng)歷了頻繁的火山活動?;鹕奖l(fā)時,巖漿鋪滿了較低的盆地,大量氣體從巖漿中釋放出來,與隕石留下的水氣混合,在兩顆行星上空形成了飽含水分的原始大氣層。原始大氣層形成以后,隨著兩顆行星的溫度逐漸降低,某些氣體就會冷凝成雨,分別在兩顆星球上產(chǎn)生了最早的海洋。
火星因為在地球的外側(cè),受到隕石的撞擊比地球還多,得到的水氣也比地球多得多。因此,火星早期的水比地球豐富得多。據(jù)估計,火星上海洋的深度曾經(jīng)平均可達10萬米深,比現(xiàn)在地球海洋平均5000米的深度要深出20倍。
作為火星上曾經(jīng)洪水泛濫的證據(jù),火星表面現(xiàn)在布滿了縱橫交錯的溝壑,很可能是干涸的河床。它們多達數(shù)千條,長度從數(shù)百公里到 1萬公里以上,寬度也可達幾公里到幾十公里,蜿蜒曲折,極為壯觀。它們主要集中在火星的赤道區(qū)域附近。河床的存在使科學家們認為,現(xiàn)在干燥異常的火星曾經(jīng)有過大量的水。而火星兩極至今仍有殘存的干冰和水冰,這些水冰如果全融化,可在火星表面形成10米的均勻水層。
生命的曙光同時出現(xiàn)
在數(shù)億年不斷絕的隕石雨中,與水分子相伴同行的是孕育生命的有機分子,它們不僅投向了地球的懷抱,也同樣投向了火星的懷抱——在太陽系初期變化劇烈的環(huán)境中,生命的曙光同時出現(xiàn)在火星與地球上。
這些有機分子是生命的“種子”,它們需要什么樣的條件才能在一個星球上生根發(fā)芽、茁壯成長呢?
液態(tài)水是生命產(chǎn)生的先決條件,其它都是次要的。因為水能溶解各類化學物質(zhì),使分子能親密接觸,進行化學反應,制造生命所需蛋白質(zhì),并能運輸養(yǎng)分,排泄廢物。更重要的是,水能被分解成氫和氧,直接參與生物化學分子反應,成為生命不可或缺的一部分。
別的液體能代替水嗎?土星的土衛(wèi)六上有石油類海洋,海王星的海衛(wèi)一上有液態(tài)氮海洋,別的行星上還有硫酸、液態(tài)氨、液態(tài)甲烷等海洋。但這些液體參與基本生命化學反應的能力有限,更談不上參加制造復雜的蛋白質(zhì)和遺傳基因了。
因此,維持生命,一定需要水,離開水,生命就無法起源和演化。以“水淋淋”來形容生命核心和組織環(huán)境,最恰當不過。作為典型例證,我們知道,人體內(nèi)有70%是水分,即使是地球上最簡單的生命大腸桿菌,水也占其總重量的70%。
水與生命的分子同時落到兩個星球上,這一切表明,在創(chuàng)造生命的歷程中,火星與地球曾站在同一起跑線上。但火星與地球生命故事的相同之處,至此結(jié)束。從這點起,火星與地球開始分道揚鑣,各奔前程。
火星上水與氣的大逃亡
太陽系共有四大顆巖石行星——水星、金星、地球與火星,火星是距太陽最遠的巖石行星?;鹦侵猓切⌒行菐?,再向外走,除冥王星外,其余的木星、土星、天王星、海王星皆為巨無霸的氣體行星。木星強大的引力很可能掠奪了火星軌道上的部分原始材料,使它先天營養(yǎng)不良,長成一個有厚厚的地殼和像小鐵球一樣的核心的小矮個。由于天生瘦弱,火星在與地球進行的生命競賽中,很快就處于下風。
40多億年前,初生火星的材料正在進行大分化,重金屬類如鐵等,向火星地心沉積,輕的物質(zhì)如二氧化碳、水等,向火星地表之上浮離,而大量氫氣因為最輕,所以一直竄升到外大氣層。由于瘦弱的火星其重力場僅為地球的38%,平均逃逸速度僅需約每秒5公里(相比之下,地球的平均逃逸速度為每秒11.2公里),因此火星上的氫氣在初生太陽猛烈的紫外線照射下,取得足夠的能量,很容易就達到脫離火星的速度,一去不復返。眾多逃離的氫原子匯合成一股巨大的朝火星外噴射的氣流,還同時拖走了更多的其它成分的大氣,造成火星大氣集體逃亡潮。
數(shù)億年的隕石雨給火星帶來了大量的水,但這些水來得快,去得也急,很快又被火星大氣裹挾著逃向太空。每次隕石碰撞火星,雖然也帶來一些水,但其產(chǎn)生的能量也使火星上原有的水大量汽化,并激起一股高速反彈的氣流,輕易逃離火星。更厲害的是隕石以接近切線的角度撞上火星,火星像是在胃部被重重擊上一拳,向外太空做抽搐性瘋狂大嘔吐。專家稱這種由隕石碰撞造成的行星水損耗現(xiàn)象,為碰撞侵蝕。很可能,在最初的7億年中,火星處于既是大得水又是大失水的時期。
38億年前隕石風暴停止,火星得水率和失水率都在減緩,但火星大氣仍在綿綿不斷地逃亡。最終,整個火星的大氣壓降成僅為地球的1/150,在這么低的大氣壓下,火星表面液態(tài)水無法存在,其一點殘存的水分只能轉(zhuǎn)入地下,或成為深藏不露的地下水,或變成地下永凍層。而火星地表則變得永遠荒涼干燥。
幾十億年下來,小矮個火星根本無法保住自己的大氣層,氣壓低,則大氣吸熱和存熱能力低,天寒地凍,地表液態(tài)水消失。強烈的紫外線與各類宇宙射線長驅(qū)直入,把地表消毒得干干凈凈,連有機分子都被分解怠盡,不復存在。即使生命能耐高溫、高壓、無氧、高堿、超咸的環(huán)境,但是卻無法抗拒高輻射能量。輻射能打入細胞內(nèi)核,擊斷遺傳基因長鏈,扼殺生命復制演化的契機。因此,數(shù)十億年前火星上的生命,至今恐怕早已灰飛煙滅,或變成化石,或深藏地下,不再露面了。
生機勃勃的地球
而地球是幸運的,它恰倒好處的引力維系住了原始的大氣層和液態(tài)水。但早期地球的環(huán)境也極為惡劣,隕石風暴過后,火山活動活躍、硫磺濃湯漫流、地表灼熱、閃電頻頻,沒有一點氧氣。今天絕大部分地球生物,是無法在那個環(huán)境中生存的。
但生命的頑強正表現(xiàn)在這里。從天上來的簡單的有機分子,在氮、碳、氫氣體豐富、溫暖潮濕的環(huán)境下,首先進化出來的是厭氧古細菌,它們生活在90℃以上,吸收硫、氫、二氧化碳等化學能量生長繁殖,如果溫度低于80℃則停止生長。因此它們具有耐高溫、喜硫磺和甲烷等古怪個性,適應了當時異常惡劣的環(huán)境——最初的生命在地球上站穩(wěn)了腳跟。
然后,地球生命的轉(zhuǎn)折時刻到了,肩負著偉大轉(zhuǎn)折使命的是一種早已消亡的古細菌——氰細菌。它首次使用太陽能進行光合作用,攝取二氧化碳,吐出氧氣,此后對地球大氣持續(xù)加氧10億年,徹底改變了地球原有的大氣成分,也永遠改變了地球的未來命運。它們?yōu)槲磥砀呒壐鼜碗s的喜氧生命披荊斬棘,開創(chuàng)了嶄新的環(huán)境,而自身卻不幸葬身于這個環(huán)境。地球生命史上最悲壯的一幕——“氧的大屠殺”,使第一代地球生命古細菌幾乎全部滅絕,目前只有一點殘余躲在深海海底。
氰細菌的偉大獻身換來了地球上湛藍的天空,當氧氣充溢著地球天空時,地球生命開始了一個長達30余億年的波瀾壯闊的進程。
在火星與地球的生命競賽中,地球最終成為勝利者,孕育了萬千生命,并成功地誕生了高級智慧生命,現(xiàn)在已是一個生機勃勃、充滿活力的行星;而小個子火星則因氣力不支,很快就退出了競爭,現(xiàn)在成為一個萬籟俱寂、死氣沉沉的行星。
這兩顆星球的生命故事告訴我們:生命誕生所依賴的條件是極為苛刻的,即使是像火星這樣同地球如此相似的星球,其艱難的生命歷程也半途停頓,那么,在宇宙其它地方,生命產(chǎn)生發(fā)展的可能性又有多大呢?
行星上一無所獲
許多科幻作品常常會提到,在某一顆遙遠的衛(wèi)星上住著外星人。例如,《星球大戰(zhàn)》里郁郁蔥蔥的森林衛(wèi)星恩多,《阿凡達》里美得令人窒息的衛(wèi)星潘多拉,而恩多和潘多拉都還圍繞著一顆類似木星那樣的氣態(tài)巨行星。不過在現(xiàn)實中,我們連一顆太陽系以外的衛(wèi)星(系外衛(wèi)星)都沒有找到。
不過在過去的20多年里,天文學家花了很大的精力來尋找類似于地球的系外行星。這是因為我們生活在行星上,所有大家估計外星人更有可能生活在類似地球的行星上。2009年,美國宇航局還發(fā)射了開普勒太空望遠鏡,專門用來尋找類地行星,目前它找到的并被證實的系外行星已經(jīng)超過了1000顆。那么,開普勒太空望遠鏡是如何搜尋系外行星的?
事實上,開普勒太空望遠鏡通常不能直接看見這些系外行星。不過,當一顆行星在觀測者面前經(jīng)過其環(huán)繞的恒星時,會遮擋住光線。這樣,探測到的恒星亮度會周期性地變暗。這種現(xiàn)象叫做“凌星”。開普勒太空望遠鏡主要探測凌星現(xiàn)象,以此來找到系外行星。
對類似于地球的系外行星的搜尋仍在繼續(xù)。不過,如果想找到外星生命或適宜居住的星球,尋找系外衛(wèi)星反而更有希望。為什么會這樣?
以量取勝的系外衛(wèi)星
主要的一個原因是系外衛(wèi)星數(shù)量多。例如,我們的太陽系只有8顆主行星,而適宜居住的僅有一顆,但是太陽系已發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星總數(shù)就有168顆。所以在太陽系之外,衛(wèi)星的數(shù)量肯定多于行星的數(shù)量,因此,合理的推論是適宜居住的衛(wèi)星數(shù)量也會更多。
另外,要尋找外星生命應該去宜居帶中尋找(宜居帶是行星系統(tǒng)中一個溫度適合形成穩(wěn)定液態(tài)水的范圍,而液態(tài)水常常被看成生命的必需物)。不過,開普勒太空望遠鏡所發(fā)現(xiàn)的處在宜居帶上的系外行星大部分都不是類似地球那樣的巖石行星,而是類似于木星那樣的氣態(tài)巨行星。氣態(tài)巨行星通常被認為不適合生命居住,不過圍繞它們的巖石衛(wèi)星卻很有可能變?yōu)橐粋€適宜生命生存的地方。
難尋的系外衛(wèi)星
看起來,我們應該努力去尋找系外衛(wèi)星。不過找到系外衛(wèi)星卻是一件很難的事情,主要的原因是它們大都太小了。衛(wèi)星必須足夠大,凌星時才能對恒星亮度起到足夠大的附加影響。我們的太陽系中最大個兒的衛(wèi)星是木衛(wèi)三和土衛(wèi)六,它們的半徑大約是地球的40%左右。如果這種尺度是宇宙中最常見的,那么它們剛好超出了開普勒太空望遠鏡的探測范圍。
不過,即使系外衛(wèi)星足夠大,發(fā)現(xiàn)它也是一件很難的事情。行星凌星時,恒星亮度會周期性地變暗,不過如果有一顆衛(wèi)星圍繞著行星,那么這顆衛(wèi)星可能有時會位于行星的背后,有時會位于行星的前方,有時會位于行星的一側(cè),對恒星亮度產(chǎn)生的額外影響會很無常。這種無規(guī)律的影響,使得天文學家很難直接判斷這是由衛(wèi)星引起的,還是其他因素引起的。
尋找系外衛(wèi)星
不管多么難,也無法阻止天文學家尋找系外衛(wèi)星的熱情。天文學家想到的首要辦法,就是找到一種檢測算法,來從凌星現(xiàn)象中細微的影響里分析出是否存在系外衛(wèi)星。
來自美國哈佛-史密森天體物理學中心的戴維·基平以及他的同事正刻苦地研究,如果行星擁有一顆衛(wèi)星,衛(wèi)星對行星的凌星會產(chǎn)生哪些具體的影響,例如衛(wèi)星對凌星所發(fā)生的時間以及持續(xù)的時長的影響,以及衛(wèi)星的引力對行星運動的影響等等。然后,他們再從開普勒太空望遠鏡所獲取的數(shù)據(jù)里尋找線索。
現(xiàn)在,基平等人利用了美國宇航局的“昴宿星團”超級計算機,對57個行星系統(tǒng)進行了分析,他們希望在2015年年底前能完成300個行星系統(tǒng)的分析。他們所研發(fā)的技術(shù)已足夠靈敏,當完成這次分析時,他們應該能夠發(fā)現(xiàn)足夠多的系外衛(wèi)星。
而來自加拿大麥克馬斯特大學的勒內(nèi)·海勒的研究表明,一顆有木星好幾倍大小的行星,可以擁有一顆火星那么大的衛(wèi)星,而開普勒太空望遠鏡有能力發(fā)現(xiàn)這么大的衛(wèi)星。海勒所領(lǐng)導的研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù),通過比較同一顆行星多次凌星引起的恒星亮度的變化,來尋找出任何可能存在衛(wèi)星的跡象。他們正申請經(jīng)費,準備去利用開普勒太空望遠鏡獲取的數(shù)據(jù)來尋找系外衛(wèi)星。
2015年6月,美國德克薩斯大學的華金·諾約拉卻另辟蹊徑,開始去監(jiān)聽系外衛(wèi)星所發(fā)出的聲音。這聽起來有點不可思議,但是木星中具有電離層的衛(wèi)星穿過木星的磁場時會產(chǎn)生無線電波,所以諾約拉希望系外衛(wèi)星也能如此。系外衛(wèi)星的無線電波抵達地球時會十分弱,所以諾約拉決定試著監(jiān)聽波江座ε星b(一顆離地球有10光年左右的行星)是否會擁有產(chǎn)生無線電波的衛(wèi)星。他還決定去監(jiān)聽附近其他兩顆恒星,僅僅是碰碰運氣,雖然在那里還沒有發(fā)現(xiàn)系外行星。
不管怎樣,天文學家大都認為只需再過幾年,就可以找到一顆系外衛(wèi)星。
遠離宜居帶的系外衛(wèi)星
但這只是艱苦任務的開始。最重要的是,我們得知道系外衛(wèi)星是否適合生命生存。它們擁有液態(tài)水嗎?它們的大氣中會有氧氣嗎?
但是如何知道系外行星的大氣成分,這是一個棘手的問題。知道遙遠的行星的大氣成分,最好的辦法則是觀察它所反射的星光的光譜,因為大氣中特定化學元素會吸收特定的譜線。但是,一顆系外行星如果足夠溫暖,表面有穩(wěn)定液態(tài)水的話,它必然很靠近恒星,這意味著它所反射的星光通常淹沒在恒星本來的星光之中。
但上述情況并不適用于所有的衛(wèi)星。一些圍繞氣態(tài)巨行星的系外衛(wèi)星即使離恒星比較遠,處在傳統(tǒng)定義的宜居帶之外,也可能仍具有適宜生命存在的條件。這是因為所圍繞的氣態(tài)巨行星會給衛(wèi)星帶來額外的熱量,例如,反射光以及熱輻射等。
另外,衛(wèi)星還會從潮汐加熱的作用中獲得更多的熱量。在擁有多個衛(wèi)星的系統(tǒng)中,不斷變化的引力會不停地拉伸和擠壓衛(wèi)星,造成摩擦并在衛(wèi)星內(nèi)部產(chǎn)生巨大的熱量。而這種效應足以使得衛(wèi)星即使離恒星很遠,表面也可以存在穩(wěn)定的液態(tài)水。
例如,如果一個冰封的衛(wèi)星離它所圍繞的行星足夠近,強烈的潮汐力可能會融化冰,但由此產(chǎn)生的水和泥漿會更容易變形,它們產(chǎn)生的熱量更少,衛(wèi)星就不會繼續(xù)變得更熱并燒干所有的水。另外,一部分水反而會結(jié)成冰。這樣,在一個被潮汐加熱的衛(wèi)星表面上就可以穩(wěn)定存在大量的液態(tài)水。
大一些的被潮汐加熱的衛(wèi)星,如果離恒星足夠遠的話,它們發(fā)出的紅外線可能會變得可測。這樣,天文學家可以不需要任何復雜的檢測算法,只需紅外天文望遠鏡就可很容易找到它們。而且,紅外天文望遠鏡還有機會從接收到的紅外線中直接分析出衛(wèi)星的大氣成分,例如可以分析出大氣是否含有二氧化碳或甲烷。
但即使如此,現(xiàn)在所有的紅外天文望遠鏡都還不足夠強大。例如,美國宇航局在2003年發(fā)射的斯皮策太空望遠鏡是當前太空中最大的紅外望遠鏡,但只能看到離地球幾百光年內(nèi)的溫度超過700°C的系外衛(wèi)星。不過,美國宇航局準備在2018年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,它將能看到離地球更遠的、溫度在27°C左右的系外衛(wèi)星。
這一切意味著,我們可能會很快地找到適宜居住的衛(wèi)星。不過,不要過分期待能發(fā)現(xiàn)外星生命,所有關(guān)于系外衛(wèi)星是否適宜生命生存的觀點都還只是猜測,直到我們真的發(fā)現(xiàn)系外衛(wèi)星。但如果太陽的行星系統(tǒng)在宇宙中是很普遍的天體系統(tǒng)的話,那么要想找到外星生命,我們就應該把重點放在系外衛(wèi)星上。而現(xiàn)在,“衛(wèi)星獵人”正在行動。
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