宜居的星球，在遥远的地方，是否有我们未知的生命？

afrokido

TRAPPIST - 1是一个恒星系统，含有至少七个可能是由岩石组成的行星。其相关的背景故事，参见我的其他相关文章。

图1 TRAPPIST – 1和太阳系内行星体积，质量，受恒星辐射强度的比较（wiki）

康奈尔大学行星学博士拉姆士拉米雷兹和丽萨柯廷安领导的研究人员发表了一篇论文，该文可能会显著改变TRAPPIST-1宜居带的计算方程，并将其大幅度拓展到比目前认为的更远的区域。这提供了一种可能，即星系中的另一颗行星，TRAPPIST-1h，可能拥有液态水和潜在生命所需的条件。

图2 本图是黑暗夜空下肉眼可见的宝瓶座恒星星图。红圈内是极为暗淡且极低温的红矮星TRAPPIST-1的位置。虽然该恒星距离太阳相对较近，但因为光度极低，小型望远镜不可见。（ESO/IAU and Sky & Telescope）

TRAPPIST-1h是该星系中已知的距离最远的行星。其关键的因素在于氢气。如果一颗行星的大气中存在氢气，那么该星系的宜居带就会扩张。这是因为氢气是一种间接的温室气体，也就是说，任何存在甲烷等温室气体的行星，在一般情况下，如果氢气也存在，那么温度升高的持续时间将会更长，因为氢气的化学性质有助于使这些气体存在更长时间。但是，氢也很难保持。

它是一种很轻的气体，通常会泄漏到太空中，而不是停留在较小的岩石行星的大气层中。但是改变这一切的是火山。如果像TRAPPIST-1h这样的行星上有喷发氢气的火山，它们产生氢气的速度比行星失去氢气的速度更快，那么就可能达到适合液态水的温度。事实上，当你把氢气的可能性应用到一般恒星的宜居带时，研究人员发现它可以使恒星宜居带的大小增加60%。这种效应很有趣，因为它似乎适用于所有的岩态行星。

图3 TRAPPIST – 1和太阳系的比较，其七颗行星都在水星的轨道范围内（wiki）

一个像火星那么大的小行星，可能会有一个富含氢的地幔。这将给像那样的行星上的火山提供大量的氢气和富氢分子。但是像“超级地球”这样的大行星一般都没有足够的氢气。然而，像那样的更大的星球可能会有更强的磁场，以及更强的引力，这有助于留住氢。

其他会影响富氢宜居带的因素，包括地球上存在的板块构造，月球的存在等，最终这种影响不属于地质时间尺度，地球大气被认为曾经有大量的氢气,但现在只有微量。我们的火山也不能再补充它了，但Trappist-1可以。地球很古老，大约有45亿岁。但Trappist-1是一个年轻的系统，但至少也有5亿年的历史。问题在于，在一个行星上是否有足够的时间产生生命?事实证明，或许可以。

图4在热液喷口中发现了地球上最古老的生命形式的证据（wiki）

在加拿大哈德逊湾东岸附近的一个曾经是热液喷口的地方发现了化石，这似乎把地球上生命起源的时间往前推了。之前对生命起源的估计是在30到35亿年前。但是，这些被认为是原始微生物的微观遗骸的化石似乎更老一些，大约在37.7亿年到42.8亿年之间。这个化石的发现仍然是相当有争议的，地球上非常古老的岩石是罕见的，因为我们的星球地质活动非常活跃和表面经常更新。但这些岩石样本与存在的生命，在化学上是一致的，而且似乎非常古老。

而且，这并不是最近发现的唯一一种叠层石。最近对于格陵兰岛锥状化石结构的研究表明，这种结构与一种被称为叠层石的微生物产物相一致。这些结构的年龄估计约为37.7亿年。关于这两个发现特别有趣的是，如果它们被证实，那将意味着地球上的生命不仅比我们想象的要古老，而且也比我们想象的更加丰富多彩。其原因是，格陵兰岛岩石中的结构可能是光合细菌的产物，或者是一种从太阳获取能量的细菌。

但是来自加拿大的岩石是由一种化学合成细菌产生的，或者是一种通过化学反应获得能量的细菌。只有更多的研究才能弄清楚这些化石是否真的那么古老，但如果真的如此，这些发现有两个含义。首先，这使得地球上的生命出现时，火星处于温暖和湿润的时期。火星上的陨石能给地球带来生命吗?这是有可能的，而且我们也可以发现火星在这个时期也有各种各样的微生物。但第二个含义是，如果地球上的生命是那么古老，可能在地球形成后几亿年后就出现，那么这就意味着在合适的星球上的微生物生命可以很快出现，而且可以在一些非常恶劣的条件下出现。

图5 在37亿年前的岩石中，叠层石结构化石的锥形峰（Allen Nutman）

地球在这个时期不是一个好地方，它在38亿到40亿年前已经遭受了重轰炸。在那些日子里，彗星和小行星经常撞击地球，如果有生命出现，那就意味着生命顽强得可笑。但话又说回来，似乎我们在地球上的任何地方，即使在最严酷的条件下，也就是只有在理论上才可能存在生命的地方，我们仍然能找到微生物。如果这是大多数宜居地球的情况，那么Trappist-1行星理论上可能已经有微生物生命了。这意味着产生生命的有机化学是相对直接和容易进行的。

图6 于德州奥斯汀展出的太空望远镜等比例模型

如果是这样，宇宙中可能有大量的微生物。甚至我们自己的太阳系也可能是这样，金星、火星、木卫二、土卫二、土卫六和冥王星都至少在理论上有微生物活动的可能，而在像木卫二这样的卫星上，微生物活动可能更多。但我们能从远处辨别出这是真的吗?对于像木卫二这样冰壳下有液态海洋的星球来说，这并不容易。说来也奇怪，但对于像Trappist-1行星这样的遥远星球来说，可能实际上会更容易一些，并且氢气也会对此有帮助。

富氢的大气倾向于延伸到比我们现在的大气层还要远。这使他们更容易通过仪器观测和研究，如使用即将到来和备受期待的詹姆斯韦伯太空望远镜。如果我们开始看到一些奇怪的气体，比如大量的氧气或甲烷，这些气体与单纯的地质过程所产生的不同，那么我们就进入了生命的领域。

图7 普通地面天文望远镜、哈勃超深空与詹姆斯·韦伯太空望远镜成像距离对比(红字：红移值，白字：光与宇宙大爆炸的时间差)

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Episodes

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原文地址：今日头条