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【科普】地球殊异假说

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在行星科学和天体生物学中,地球殊异假说(英语:Rare Earth hypothesis)认为地球上多细胞生物的形成需要不同寻常的天体物理及地质事件和环境的结合。“地球殊异”(Rare Earth)这一词来自于一本由彼得·瓦尔德(Peter Ward )和唐纳德·E·布朗尼(Donald E. Brownlee)[1]所著的《地球殊异:为何复杂生命在宇宙中并不普遍?》(Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe,台湾译名:“地球是孤独的:从天文物理学、太空生物学、行星科学探索生命诞生之谜”)一书。
地球殊异假说是与卡尔·萨根及法兰克·德雷克提出的平庸原理恰恰相反的概念。平庸原理认为地球只是位于普通的棒旋星系非异常区域内的一个普通的行星系统中的一颗普通的岩石行星,因此整个宇宙中充斥着复杂生命。瓦尔德等人却指出像地球、太阳系和我们位于银河系的区域这样拥有适宜复杂生命生存的行星、行星系统和星系区域是非常稀少的。


IP属地:上海1楼2016-03-28 10:18回复
    为何复杂生命可能很稀少
    地球殊异假说指出复杂生命的形成需要多种偶发条件的结合。这些条件包括了星系适居带、拥用类似条件的行星系统、行星大小、拥有一颗巨大天然卫星(比如月球)的有利条件、行星拥有磁圈和相应的板块运动、岩石圈、大气圈以及海洋、巨大冰川及小行星撞击等作用和影响。
    相同的,以尺度和概率的角度与视野来观察,地球属于适居带的行星,拥有且满足一切生物物种维持生命、生存和演化的所有条件,然而事实上从地球历史中的显生宙开始至今,在这长达五亿多年的岁月间和数百万的生物物种中,只有一个物种成功的演化成为高等智慧生命-“人类”,而非多种多元的高等智慧生物并存于地球上,这显示了在“相同条件”下,“高等智慧生命”并非如此的轻易出现和存在。同地球殊异假说一般,这或许为费米悖论提供了一个答案。


    IP属地:上海2楼2016-03-28 10:19
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      行星系统
      能孕育恒星的星云同样也能孕育出类似于木星和土星的低金属气体行星。但类木行星没有复杂生命生存所需的固体表面(虽然它们的卫星可能具有固体表面)。瓦尔德和布朗尼认为支持复杂生命生存的行星系统应或多或少类似我们的太阳系,包括拥有固体表面的内行星和气态的外行星。但最近的研究对这种看法表示质疑。
      木星的不确定因素
      木星是太阳系中的第五颗同时也是最大的行星。
      在瓦尔德和布朗尼成书的时候,对类木行星的看法是它们能够使小行星远离孕育生命的行星,使它们免遭小行星的撞击。但是新近的电脑模拟显示实际情况更为复杂。比起被木星阻止的小行星撞击数量,它所引发的小行星撞击次数更是三倍以上。如把木星换成土星大小的天体,则大约引发两倍的小行星撞击次数。
      公转妨碍
      气体行星不能太靠近一颗孕育生命的天体,除非该天体是它的卫星,否则气体行星会妨碍那颗天体的公转。此外,气体行星数量越多、质量越大,造成的不确定性影响也会越大。
      牛顿运动能造成行星公转混乱,特别是在一个有高轨道离心率的巨大气体行星的行星系统中。
      出于稳定公转的因素的考虑,拥有近距离围绕母星公转的巨大气体行星(称之为“热木星”)的行星系统被排除适居的可能。人们相信在热木星形成时它们距离母星比现在远得多,但随后迁移到当前的公转轨道。在此过程中,它们可能已灾难性地妨碍了所有位于适居带内的行星的公转轨道。
      行星体积
      一颗体积过小的行星不能维持足够的大气层及拥有大面积的海洋。它更倾向于拥有崎岖的地表,比如高山和深谷。它们的地核会迅速冷却。它们的板块运动也无法像大的行星那样维持长久或者完全没有板块运动。
      根据亚利桑那大学的天文学家麦克尔·梅尔(Michael Meyer),像地球这样的岩石行星在宇宙中可能是普遍的:
      麦克尔所在的研究小组在新形成的类似太阳的恒星附近发现宇宙尘埃,他们把这看作是形成岩石行星的副产品。


      IP属地:上海5楼2016-03-28 10:22
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