卫星对于高级生命是必要的吗?

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  根据一项新的模拟研究,银河系外类地行星适合高级生命居住的可能性比此前一直所认为的情况要大10倍。该发现跟一种流行的观念相抵触,这种观念认为类地行星需要一颗巨大的卫星来稳定行星轴的方向性,进而稳定其气候。
  1993年,法国数学家杰克斯·拉斯卡和菲利普·罗布特尔证明,地球的巨大卫星对地球的气候起着一种稳定作用。如果没有这颗卫星,来自其他行星的引力摄动,特别是来自附近的金星和木星的引力摄动就会在很大程度上千扰地轴的倾斜度,给地球的气候变化造成严重的后果。而在轨道上稳定运行的卫星发出的引力抵消了这些干扰,使地轴的倾斜度不会大幅度偏离目前的数值——23.5°,而0°意味着地轴垂直于地球环绕太阳的轨道平面。
  的确如此,拉斯卡和罗布特尔还证明了:在过去,仅有两个微型卫星的火星,轴倾斜度在10°和60°之间变化,结果引起了巨大的气候变化,气候变化反过来又造成火星绝大部分大气的流失,最终使火星成为目前这个样子——一颗极为干燥的沙漠星球。从那时起,多数天体生物学家一直认为,其他恒星系统中的类地行星都需要一颗相对大型的卫星,以便长期支持复杂的生命形式存在。
  至于地球是如何得到这颗大型卫星的,一个被普遍接受的观点是:地球曾经跟一颗火星大小的天体发生了不可思议的猛烈碰撞,撞击使一大块地球物质分离出去,形成了月球。鉴于月球的这种形成方式,天文学家们估计宇宙中只有1%的类地行星可能会真正拥有这样一颗大型卫星。那意味着拥有复杂生命的行星可能会更加稀少。
  然而,加州莫菲特场市美国国家航空航天管理局艾姆斯研究中心的理论天体物理学家杰克-利索尔对此要乐观得多。利索尔和爱达荷大学的物理学家詹森一巴恩斯,以及华盛顿哥伦比亚特区卡内基研究院地磁研究所的理论天体物理学家约翰-钱伯斯一道,对“无卫星类地行星”进行了大量而详尽的数字模拟,模拟显示:跟平时的推测相比,结果并不那么可怕。
  不久前,在美国天文协会于波士顿举行的夏季会议上,利索尔报道说:由于行星倾斜度的巨大变化只有在很长时间以后才会发生,因此对于生命的进化来说会有足够的时间。“如果没有大型卫星,地轴倾斜度的变化的确会大得多,”利索尔说,“以目前的倾斜度为基准,真正的大规模偏离只有在几十亿年的时间尺度上才会发生。”这样,在相对稳定的气候条件下高级陆地生命就会拥有足够的进化时间。至于在行星轴变化期间高级生命会遭遇什么情况,这一点仍然不明。
  模拟显示,如果正好是金星的情况——当行星的自转方向与轨道运动方向相反时,那么其转轴的引力摄动效应将会更小。而且,如果一个行星系统只包含一颗行星,当然就根本不存在引力摄动。然而,没有人知道只包含一颗行星的行星系统是否普遍存在。
  并不是每个人都能够深刻地认识到该研究成果的重要性。“我认为,行星轴倾斜度的变化对于高级生命的进化来说不是问题,因为任何形式的生命都会适应不断变化的环境,”剑桥市麻省理工学院的行星科学家萨拉·西格说。
  “开普勒”号卫星的任务是搜寻行星。该卫星的首席研究员,美国国家航空航天管理局艾姆斯研究中心的比尔-博卢基表示:他对利索尔的结论感到惊讶和欣喜。“‘开普勒’号卫星正在搜寻围绕其他恒星旋转的类地行星,”他说,“这意味着拥有复杂生命的类地行星可能要多得多。这是一项很棒的研究成果!”
  
  (责任编辑 刘俊)
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