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判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

太阳系最近的邻居“比邻星”,并且发现了它的宜居带内还有一颗类地行星“比邻星b”,但是综合来看它并不是特别适合人类居住,那究竟符合哪些条件的行星才算得上是适合居住的行星呢?

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

图解:地球与“比邻星b”

这就要提到一个概念叫“行星适居性”,它是一种天文学里对星体上“生命的出现”和“繁衍潜力”的评估指标,其实它不光适用于判断行星,同时也可以用来判断行星的卫星,“行星适居性”主要还是以我们太阳系以及地球的环境为参照而制定的,也就是说我们还是在以“碳基生命”的前提下开展的研究,适合我们人类或者是地球生命生存的条件。

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图解:类地行星

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件,而是要综合考虑很多因素-恒星

包括它的母恒星的条件,周围的情况,甚至是这个恒星系在整个图星团中所处的位置等等、

第一、宜居的恒星它的温度要适中,不能太热也不能太冷,同时它的光度变化也不能太大,也就是要有着稳定的输出,各种辐射,如果时高时低,差别很大的话,这肯定是受不了的。

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第二、它存在的时间要足够长,太短的话,整个系统还处于不稳定阶段,各个行星会时不时的遭受陨石的撞击。

举例来说:比如大概40亿年前的地球,当时还处于“冥古宙”和“太古宙”前后,这个时期太阳系内侧的“水星、金星、地球、火星”,这些类地行星,包括月球,全都遭受了大量的小行星撞击,这个时期还有个特别的名字叫做“后期重轰炸期”,这个主要是基于对月球上样本的分析得出的。

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图解:小行星撞击

第三、太阳系这种宜居的恒星系统,有个非常重要的原因就是,它是一个单恒星系统,这对于围绕它旋转的行星来说,轨道会非常有规律。如果是双星系统,轨道大部分情况都比较凌乱,情况会复杂很多,除非两颗恒星的距离相对比较远。

举例来说:比如 “比邻星-半人马座α星C”,它距离“半人马座α星A”和“半人马座α星B”(又称“南门二”)来说太过遥远,所以有时候我们会把“南门二”这个三星系统,看成是一个双星系统,而“半人马座α星A”和“半人马座α星B”这两颗恒星由于平均距离有23(AU-天文单位),所以它们各自是能够给周围的行星提供宜居带条件的。另外在双星系统里,很难诞生类地行星,因为能留给行星的金属元素太少了,所以目前发现的大部分都是“类木行星”。虽然类木行星本身并不适合生命生存,但是围绕它的卫星还是有可能符合条件的。

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图解:《流浪地球》中人类的新家园:半人马座α星C、 ABC分别是“半人马座α星A”和“半人马座α星B”、 “比邻星-半人马座α星C”

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当恒星的因素确认是宜居的,那么行星又要符合哪些因素才适合宜居

当然这里排除了“类木行星”,主要还是特指那些“类地行星”适合宜居的因素。

第一、行星最好是处于其宜居带内,也就是在这个距离附近,行星表面可以有液态水。当然距离近的情况下,如果阳光不直接照射的话,也有可能存在水。不过如果距离恒星太近的话,很容易被潮汐锁定,所以还是要距离稍微远一点才行。

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

第二、行星的轨道的离心率不能太大,也就是近日点和远日点的差距。如果太大的话,意味着温度变化比较大,也不利于生命生存,但是目前发现的大部分系外行星,它们的轨道离心率都大于地球,平均值达到了0.25,相比之下,地球轨道离心率只有不到0.02。

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

图解:以地球和月亮作说明的“近日点和远日点”

第三、行星的质量不能太小,太小的话引力会抓不住大气层,而且质量大,还有个好处就是它会拥有更大金属核心,金属核心越大它的磁场就越强,这样才能抵挡太阳风,这种宇宙射线。如果行星质量太小,能量就很容易损失,核心会早早地就冷却了。

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

图解:只有金属核心越大它的磁场就越强,这样才能抵挡太阳风,没有磁场就没有大气层。

第四、在宜居带附近不能有像“木星”这样超大质量的气态行星。因为这会影响“类地行星”的形成,“木星”超强引力(就像是吸尘器,会把周围的物质吸引到自身来),是太阳系里最频繁遭受彗星撞击的行星,也就是说如果当年“木星”处于太阳系的宜居带内的话,今天的地球就形成不了了。太阳系外的那些恒星系里,经常发现处于宜居带内的,就是那些“类木行星”但对于一颗适合生命生存的行星,“类木行星”的存在还是有一定必要性的。因为需要它来替“我们”承受很多小行星的撞击。

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

图解:苏梅克列维9号彗星撞击木星的事件

判断一个行星宜不宜居,可不仅仅是看这颗行星本身的条件

结语

太阳系现在这个结构,可以说确实是一种有利于生命生存的非常巧合的一种存在,而且不仅仅是上面说的恒星和行星各自的条件,对于太阳系整体来说,它自身还有几个特别有利的条件。

太阳系本身所在的银河系不是“球状星团”。如果是“球状星团”重元素的密度会非常低,很难形成的一颗“类地行星”。

太阳系处于银河系偏外围的位置,距离银河系中心比较远的,太阳系附近也没有什么超强的伽马射线,超新星爆炸或者中子星合并之类的,对于我们来说,发现一颗可能适居的、潜在行星条件有多么苛刻。

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