问题

如何看待科学家发现 24 颗比地球更宜居的星球?

回答
科学家发现 24 颗比地球更宜居的星球,这无疑是人类探索宇宙征程中的一项重大突破,其意义和影响是多方面的,值得我们深入探讨。

一、 这项发现的意义和影响:

1. 重新定义了“宜居”的概念,极大地拓宽了寻找地外生命的范围:
“宜居带”的局限性: 长期以来,我们寻找地外生命的标准主要集中在“宜居带”,即行星表面存在液态水的可能区域。然而,这项新发现表明,仅仅局限于恒星周围的狭窄宜居带可能过于狭隘。这些新发现的星球可能通过其他机制,例如地下海洋、卫星的潮汐加热等,来维持宜居环境。
生物多样性的可能性: 如果这些星球上的环境比地球更“宜居”,意味着它们可能拥有更丰富的资源、更稳定的气候、更少遭受极端事件的威胁,从而为生命的诞生、演化和多样化提供了更优越的条件。这大大增加了宇宙中存在复杂生命乃至智慧生命的概率。

2. 增强了人类寻找地外生命的信心,激发了公众对太空探索的热情:
“地外生命就在附近”的证据: 之前我们发现的系外行星,虽然有些位于宜居带,但其具体环境和生命存在的可能性仍然充满未知。这次的发现提供了更直接、更有力的证据,表明类似地球的、甚至比地球更适合生命存在的星球并非罕见。
科学研究的新方向: 这项发现将为天文学、天体生物学等领域的研究提供新的焦点和方向,吸引更多科学家投入到系外行星的观测、分析和生命迹象的搜寻中。
公众的想象力: 24颗“更宜居”星球的消息无疑会激起公众的无限遐想,进一步激发对宇宙的好奇心和探索欲,可能带动更多人关注科学,甚至投身于相关领域。

3. 对哲学和人类文明的深远影响:
人类在宇宙中的地位: 如果宇宙中存在比地球更宜居的星球,并且孕育了生命,甚至智慧生命,这将深刻地挑战我们对人类在宇宙中独特性和中心地位的认知。我们不再是唯一的“家园”,而可能只是宇宙众多生命摇篮中的一个。
“我们是谁?从哪里来?到哪里去?”的终极追问: 寻找地外生命是人类最古老、最深刻的哲学追问之一。这项发现将为这些问题的探讨提供新的视角和素材,可能会促使我们重新思考生命的意义和人类的未来。
跨文明交流的可能: 如果这些星球上存在智慧生命,未来的科技发展可能使我们有机会与他们进行交流,这将是人类文明史上最重大的事件之一,其影响将是颠覆性的。

二、 详细解读“比地球更宜居”:

“比地球更宜居”是一个极具吸引力的说法,但理解其内涵需要我们深入探究。这里的“宜居”通常是指满足以下几个关键条件的程度:

稳定的液态水: 这是生命存在的基本要素。如果一颗行星能够长期保持地表或地下液态水的存在,那么它就具备了生命存在的首要条件。
适宜的温度: 温度过高或过低都会阻碍生命活动。一个宜居星球需要拥有一个相对稳定的、生命可以承受的温度范围。
大气层: 大气层可以提供呼吸所需的物质,调节温度,抵御有害的宇宙辐射,并可能通过温室效应维持适宜的温度。
适宜的恒星: 恒星的类型、稳定性和光照强度都会影响行星的宜居性。例如,一些类太阳恒星(G型)被认为是稳定的,而某些红矮星(M型)虽然数量多,但其耀斑活动可能对行星生命构成威胁。
合适的行星大小和密度: 太小的行星可能无法维持大气层,而太大的行星可能拥有过强的引力,对生命演化不利。密度则与行星的组成成分有关。
地质活动: 适度的地质活动(如火山活动)可以为生命提供必要的化学物质,并维持行星内部的热量,从而促进液态水的存在。
磁场: 强大的磁场可以保护行星免受恒星风和宇宙射线的侵袭,这对于维持大气层和保护生命至关重要。
化学成分: 存在生命所需的关键元素,如碳、氢、氧、氮、磷、硫等。

这项发现之所以被描述为“比地球更宜居”,可能意味着这些星球在以上某些或多个方面表现出比地球更优越的条件:

更低的恒星辐射或更稳定的能量输出: 例如,可能围绕着比太阳更老、更稳定的恒星运行,或者其行星拥有更强的磁场,能够更好地抵御辐射。
更厚实或更具保护性的大气层: 拥有更有效的温室效应,使得大部分区域的温度更稳定,或者能更有效地阻挡有害辐射。
更丰富的液态水储备: 可能拥有比地球更大的海洋,或者地下水资源更丰富,不易因气候变化而枯竭。
更适宜的行星轨道: 可能处于更稳定的轨道上,避免了极端的气候波动。
更优化的化学环境: 可能拥有更利于生命起源和演化的特定化学物质组合。
更小的地质灾害频率: 相对于地球而言,可能遭遇较少的极端地质事件,如超级火山爆发或大规模陨石撞击。

三、 我们需要关注的几个关键点:

“发现”的性质: 科学家通常是通过观测行星的光谱、大小、轨道等间接信息来推断其宜居性的。这些“发现”很可能基于现有的观测数据进行建模和分析,对行星的实际环境的了解仍有待进一步的确认。
“更宜居”的界定: 需要明确“更宜居”的具体标准是什么,以及研究团队是如何量化和比较的。是基于模拟还是实际观测?是基于现有生命形式还是可能存在的新生命形式?
生命的定义: 我们对于生命的理解是否足够全面?如果存在我们未知形式的生命,它们对“宜居”环境的要求是否与我们已知生命不同?
探测的难度: 即使发现了更宜居的星球,要直接探测其是否存在生命,甚至是进行近距离观测,都将面临巨大的技术挑战。这需要更先进的望远镜技术和太空探测器。
信息传播的准确性: 科学发现往往需要经过严谨的同行评审和数据验证,公众在接触到这些信息时,应保持批判性思维,关注科学的严谨性和不确定性。

四、 未来展望:

这项发现将极大地推动系外行星科学和天体生物学的发展。未来,我们可以期待:

更多系外行星的发现: 随着观测技术的进步,我们将发现更多潜在的宜居星球。
更深入的行星特征分析: 利用詹姆斯·韦伯太空望远镜等先进设备,我们可以分析这些行星的大气成分,寻找生命化学迹象(如氧气、甲烷的联合出现)。
新一代望远镜的研发: 为直接拍摄系外行星照片、甚至探测其表面细节而设计。
太空探测器的发展: 未来有可能向距离较近的潜在宜居星球发射探测器,进行近距离研究。

总结来说,24颗比地球更宜居的星球的发现,不仅仅是一个天文学上的里程碑,更是人类理解自身在宇宙中位置的重大契机。它拓宽了我们对生命的认知边界,激发了对宇宙奥秘的无尽探索,并可能引领人类文明迈向新的高度。然而,我们也要认识到,科学的道路充满挑战,对这些星球的深入了解还需要时间和技术的不断进步。

网友意见

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还记得希拉里当时有一项竞选承诺吗?如果当选,会开放51区!

她这是为了吸引年轻人的选票。

今年5月份美国疫情严重的时候,美国不少大媒体:看,飞碟!

说是发现了很多飞碟(美国防部公开军机发现UFO报告 只有行李箱大小)。

这不还有20几天就投票了,“十月惊奇”吗?

“地球已经到处是病毒,不适合居住了!”

“看,我们的科学家又发现24个比地球还棒的地方了!”

“我若当选,一定重建1万艘太空飞船,带领你们去星际殖民!”

“没有人比我更懂太空!”

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这简直就是另一个新闻的翻版。。。

媒体:“我们发现了金星人!!”

科学家:“其实我们只是探测到磷化氢。。。”

24个超宜居星球的说法很不严谨,和星际殖民更是没关系。

其实原文章说了 (Schulze et al., 2020),对于宜居星球的搜寻,现阶段主要是为地外生命的搜寻提供线索,也就是缩小德雷克方程的参数范围,而不是考虑着要送人类去殖民,即使未来真的有类似计划,也会十分遥远。。。

以下是作者选拔超宜居世界的评价标准:

  1. 行星围绕K型橙矮星运转 (通常认为支持生命的恒星,从小到大,寿命由长到短,包括M型红矮星,K型橙矮星,以及G型黄矮星。太阳属于G型黄矮星,一些研究暗示这类恒星在生命早期自传速度可能比现今的太阳快10倍,从而导致更加强烈的远紫外和X射线辐射:M类红矮星存在一系列问题,如潮汐锁定,超级耀斑,以及水圈光化学逃逸。所以作者认为K型橙矮星更加宜居)
  2. 行星已经演化了大约50-80亿年 (足够的演化时间)
  3. 质量不超过1.5倍地球质量,半径不超过地球10% (排除掉了低密度海洋行星。但是,在实际分析中,考虑到潜在的观测误差等因素,超宜居行星的半径上限被放宽到了2倍地球半径)
  4. 表面温度比地球高5摄氏度左右
  5. 大气含氧量为25-30% (这不是石炭纪的水平吗),剩下的气体主要是惰性气体如氮气
  6. 破碎型的大陆伴随着大量岛屿,它们和大量小型浅水海洋交错分布 (更大的陆地生存空间)
  7. 拥有1-10%行星质量的巨型卫星,在10-100倍行星半径的距离上绕转 (卫星有助于稳定行星自转轴)
  8. 拥有活跃的板块构造从而维持活跃的全球性磁场

在现有的技术水平下,我们无法观测系外行星的表面温度,地形地貌,板块构造,以及是否有大型卫星。我们能够确定的,只有宿主恒星的类型,行星大小或质量 (通常是粗略估计),以及行星是否运行在宜居带内。满足以上条件的,就是前段时间炒得沸沸扬扬的24个超宜居世界。

上图横轴代表行星到恒星距离,纵轴是宿主恒星质量,宜居带用黑色两条线标出,虚线方框就是作者寻找超宜居行星的区域。

以上是作者给出的超宜居行星的名单,感兴趣的同学可以去exoplanets.org进一步查阅详细信息。在这24个潜在候选者中,有9个围绕K型橙矮星运转,16个有50到80亿年的年龄,5个拥有合适的表面温度 (10-30摄氏度);只有一颗行星符合以上所有条件 (KOI 5715.01)。但由于目前缺乏行星质量的数据,所以以上行星并不一定是硅酸盐质行星 (海洋行星或者热木星也是有可能的,而这类行星通常不支持生命)。

但是,Schulze等人的研究有一个重要前提,那就是K型橙矮星更加宜居。实际上,恒星周围不仅存在一条可见光宜居带,还存在紫外线宜居带。紫外线过强会导致水的光化学分解,把行星转变成金星那样子;但另一方面,紫外线被认为在行星早期参与了有机分子的合成,所以适当强度的紫外辐射,或许是生命诞生的必要条件。在这里我想引用一个早一点的研究 (Guo et al., 2010),因为他们的作图实在是作的太漂亮了。

纵轴是行星距离恒星距离 (log天文单位),横轴是恒星相对于太阳质量。绿色条带是可见光宜居带,紫色是紫外线宜居带;上图是恒星在主序星早期的宜居带重合状况,下图是主序星末期的宜居带重合状况。

可以看出,只有当恒星大于0.9倍太阳质量时,这两条宜居带才发生重合;而这个质量已经接近G类黄矮星 (类太阳恒星) 的质量下限了。而一些比较近的研究,如Oishi & Kamaya (2016) 更是指出,紫外线宜居带和可见光宜居带,可能只有当恒星质量为1-1.5太阳质量的情况下才会发生重合,这暗示了K型橙矮星可能一开始就难以产生生命。

当然Schulze等人还是有重要贡献的,因为他们提出了一种系统的评价标准,可以在大量背景数据的基础上,确定行星的潜在宜居性。随着今后数据质量的提高,评估结果的精确度也会相应的提高。

总之,前沿科学通常是这种一锅粥的状态,因为存在大量相互矛盾的研究和发现,导致科学描述很难达成共识。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!共勉!


Guo, J., Zhang, F., Zhang, X., & Han, Z. (2010). Habitable zones and UV habitable zones around host stars. Astrophysics and Space Science, 325(1), 25.

Oishi, M., & Kamaya, H. (2016). A Simple Evolutional Model of the UV Habitable Zone and the Possibility of Persistent Life Existence: the Effect of Mass and Metallicity. The Astrophysical Journal, 833(2), 293.

Schulze-Makuch, D., Heller, R., & Guinan, E. (2020). In search for a planet better than Earth Top contenders for a superhabitable world. Astrobiology.

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题目所说的“更宜居”是在表达一部分环境参数对地球型碳基生命来说比地球更适合,这样的表达方式不准确:在我们目前的观测能力下,这些天体的许多参数还无法测得。他们选择的24个“超宜居”行星距离地球都超过100光年,就算2021年詹姆斯韦伯望远镜顺利升空,都还无法有效观测。

不过,我们早就知道对于地球生命来说“最宜居”的行星不是地球,这是在地球上和近地轨道上都能实验证明的。例如:

  • 以蟑螂为首,各种上过空间站的昆虫都显示出在微重力下的繁殖速度比在标准重力加速度下快。
  • 小麦、玉米之类农作物在0.5大气压下生长得比标准大气压下快。
  • 地球水生植物可以在骇人听闻的二氧化碳浓度下生存。许多物种生长速度的最高点对应700ppm二氧化碳,是平时的4倍以上,在1750ppm二氧化碳下生长速度是平时的1.5倍。一些物种在10000ppm二氧化碳下生长最快。一些藻类在100000ppm二氧化碳下生长最快,在500000ppm二氧化碳下生长速度仍然超过平时。

地球生命忍地球很久了,大家都是凑合活着。

过去的人们将宇宙线和天体撞击给生物带来的危险性夸大太多了,还搞进去大量的误解和阴谋论。

最近几十年里,人们陆续发现近地超新星根本无法摧毁地球生物圈,而木星之类天体“保护了地球”的旧说法也被大量计算证伪。“太阳系皮壳”之类将日球层这样稀薄的结构错误理解为等离子防护墙的玩意都有,属实搞笑。

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有一次贵州发生了一起著名的UFO事件,现场很多人都拍下了高清的视频,最终火爆了抖音,快手等各大视频软件。

方式媒体还专门采访了《流浪地球》的导演郭帆。

记者问,到底有没有外星人?

郭帆说这事情不好说,应该怎么怎么说。

话还没说完呢,记者就打断了他,说,你就说科学上能不能否认外星人完全不存在?

郭帆被逼得没办法,就说,科学上当然不能否认外星人完全不存在,但是……

于是各大媒体均用郭帆的前半句,大肆宣传郭帆承认外星人的存在。

至于郭帆说的后半句,自然就没人晓得了。

最后,贵州事发村庄还因为这起UFO事件,搞了特色旅游,啥王宝强啦,佟丽娅啦,黄渤渤啦等等一大片明星都去亲自代言了。

这事情说明了啥?

说明媒体说的话,要学会听一半,等一半。

指不定人家多么断章取义的来骗你的流量呢。

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