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外星生命为何难寻?演化早期的灭绝或是宇宙生命常态

在邻近的恒星系中,天文学家已经发现了许多行星。从目前的探测结果看,处于宜居带的类地行星相当常见。  在邻近的恒星系中,天文学家已经发现了许多行星。从目前的探测结果看,处于宜居带的类地行星相当常见。
大约在形成后15亿年时,金星开始经历温度急剧上升,而火星则经历了温度急剧下降的过程。如果火星和金星曾经出现过生命,那这些生命也会很快灭绝。  大约在形成后15亿年时,金星开始经历温度急剧上升,而火星则经历了温度急剧下降的过程。如果火星和金星曾经出现过生命,那这些生命也会很快灭绝。

    北京时间6月8日消息,在邻近的恒星系中,天文学家已经发现了许多行星。从目前的探测结果看,处于宜居带的类地行星相当常见。在银河系内,就有数以百亿甚至千亿计的潜在宜居行星。那么问题来了:我们是孤单的吗?

  事实上,对外星生命的搜寻已经成为下一代太空望远镜和火星任务中的圣杯。但是,这场搜寻是不是有点太过乐观了呢?许多科学家和评论者将“更多的行星”等同于“更多的外星人”。然而,岩石行星在形成和演化初期时的环境非常不稳定,意味着大部分外星生命很可能只是已经灭绝的化石微生物。

  正如死去的恐龙不会再行走、呼吸,对系外行星的大气层采样也无法探测到已经变成化石的微生物。在发表于《天体生物学》(Astrobiology)杂志的一项研究中,澳大利亚国立大学的Aditya Chopra博士及其同事提出,演化早期的灭绝可能是宇宙中生命的常态。这是因为,行星适合生命生存的最初条件可能会非常不稳定。

  在Aditya Chopra博士等人提出的“盖亚瓶颈”(Gaian Bottleneck)模型中,行星需要有生命存活才能保持宜居状态。因此,即使生命的出现比较普遍,但生命的延续却很罕见。

  火星、金星和地球在形成的最初十亿年里,具有比现在多得多的相似性。即使其中只有一颗行星出现了生命,但这段时期伴随着猛烈的小行星撞击,因此生命有可能在行星之间进行传播。但是,大约在形成后15亿年时,金星开始经历温度的急剧上升,而火星则经历了温度急剧下降的过程。

  如果火星和金星曾经出现过生命,那这些生命也会很快灭绝。对于恒星系适居带中的类地岩石行星,温度的急剧下降或上升似乎是默认的命运。水和温室气体含量的巨大变动会导致正反馈循环,将行星推离适合生命存活的状态。

当生命开始地球上广泛分布时,最初的新陈代谢就开始调节大气中的温室气体组成。甲烷、二氧化碳、氢气和水蒸气都是有效的温室气体,同时也是最早期微生物新陈代谢的反应物和产物,而这一切并非巧合。  当生命开始地球上广泛分布时,最初的新陈代谢就开始调节大气中的温室气体组成。甲烷、二氧化碳、氢气和水蒸气都是有效的温室气体,同时也是最早期微生物新陈代谢的反应物和产物,而这一切并非巧合。
对于恒星系适居带中的类地岩石行星,温度的急剧下降或上升似乎是默认的命运。水和温室气体含量的巨大变动会导致正反馈循环,将行星推离适合生命存活的状态。  对于恒星系适居带中的类地岩石行星,温度的急剧下降或上升似乎是默认的命运。水和温室气体含量的巨大变动会导致正反馈循环,将行星推离适合生命存活的状态。

  直到大约30亿年前,碳酸盐-硅酸盐风化循环——能提供稳定地球现今气候的负反馈——才开始逐渐发挥作用,变得有效率起来。我们应该感谢地球早期微生物群体中发生的无法预测的演化过程,正是这些过程使地球不会太热,也不会太冷,从而孕育出纷繁复杂的生命。

  当生命开始地球上广泛分布时,最初的新陈代谢就开始调节大气中的温室气体组成。甲烷、二氧化碳、氢气和水蒸气都是有效的温室气体,同时也是最早期微生物新陈代谢的反应物和产物,而这一切并非巧合。

  对于生命在地球上的延续问题,最关键的因素可能是生命对非生物反馈机制(称为“盖亚调节”)调节能力的出现。地球并不是银河系中唯一一个具有生命存活条件的行星,其他一些星球上也有表面液态水和能量来源,以及足够使生命形成的营养盐条件。传统观点认为,以物理条件为基础的适居带可以为生命提供数十亿年的稳定环境,而Aditya Chopra博士等人的研究对此提出了挑战。

  尽管宇宙中充满了有利于生命出现的恒星和行星,但我们还是没有找到外星生命存在的确切证据。这一现状意味着,尽管生命的出现很容易,但要延续下来可能非常困难。

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