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    银河系中可能有数百个有生命的天体

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      爱因斯坦

      【博科园-科学科普】如果本文能为你带来你未曾了解知道信息或知识,故“博科园”觉得还是有用的。那么在评论区留个言点个赞,并关注一下吧 ♪(*°∀°)=3

      在寻找外星生命的过程中,科学家们倾向于采取所谓的“低垂的果实方法”。这包括寻找与我们在地球上所经历的相似的环境,包括氧气、有机分子和大量液态水。有趣的是这些成分存在的一些地方,包括像欧罗巴、Ganymede、Enceladus和Titan等冰冻卫星的内部。

      银河系中可能有数百个有生命的天体

      木卫二和土卫二的“海洋卫星”,由伽利略号和卡西尼号宇宙飞船拍摄。图片版权:NASA/ESA/JPL-Caltech/SETI Institute

      然而在我们太阳系中只有一个能够支持生命的地球行星,有许多类似于这些卫星的“海洋世界”。哈佛史密森天体物理中心(CfA)的一组研究人员进行了一项研究,研究表明:与宇宙中岩态行星相比,内陆海洋的潜在宜居冰卫星更有可能存在。

      这项名为“地下生活”的研究是由哈佛大学史密森天体物理中心(CfA)的Manasvi Lingam和Abraham Loeb以及哈佛大学的理论与计算研究所(ITC)共同完成的。为了他们的研究,作者考虑了所有这些定义了一个环绕恒星的宜居带(又称“宜居带”)。“Goldilocks Zone”(Goldilocks Zone),以及与内陆海洋的卫星之间存在生命的可能性。

      银河系中可能有数百个有生命的天体

      剖面图展示土卫二的内部。图片版权:ESA

      首先,Lingam和Loeb解决了将宜居区与可居住性混淆的趋势,或者将这两个概念视为可互换的。例如位于HZ内的行星不一定能够支持生命——在这方面,火星和金星是完美的例子。火星太冷,大气层太稀薄,无法维持生命,金星受到失控的温室效应,导致它成为一个炎热、地狱般的地方。

      另一方面,在HZs之外的身体已经被发现能够有液态水和必要的成分来产生生命。在这种情况下,木卫二的卫星,Ganymede,Enceladus,Dione,Titan,以及其他一些卫星都是完美的例子。由于潮汐力引起的水和地热热的普遍存在,这些卫星都有可能很好地支持生命的内陆海洋。

      行星适居性的传统观念是宜居带(HZ),即“行星”必须位于与恒星的正确距离上,这样它的表面就有液态水的能力。然而这个定义假设生命是:(a)基于表面的,(b)在环绕恒星运行的行星上,(c)基于液态水(如溶剂)和碳化合物。相反我们的工作放松了假设(a)和(b),尽管我们仍然保留(c)。

      因此,Lingam和Loeb拓宽了他们对可居住性的考虑,包括可能有地下生物圈的世界。这样的环境超越了像木卫二和土卫二这样冰冷的卫星,并可能包括许多其他类型的深层地下环境。除此之外,人们还推测,泰坦的甲烷湖(即甲烷生物)中可能存在生命。然而,Lingam和Loeb选择将注意力集中在结冰的卫星上。

      银河系中可能有数百个有生命的天体

      这是伽利略号宇宙飞船看到的木星卫星木卫二表面的“真彩色”图像。影像图片版权:NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

      即使我们考虑在冰/岩态行星下的地下海洋中生活,生命也可能存在于水下的含水岩石中(也就是水),后者有时被称为地下生活,Lingam说;并没有深入研究第二种可能性,因为许多结论(但并非所有结论)都适用于这些世界。同样如上所述,我们不认为生命形式是基于奇异的化学反应和溶剂,因为它并不容易预测它们的性质。

      最终,Lingam和Loeb选择将注意力集中在环绕恒星的行星上,并可能包含人类将能够识别的地下生命。然后开始评估这些天体适宜居住的可能性,以及在这些环境中,生命必须面对的优势和挑战,以及在太阳系之外存在的这些行星的可能性(与潜在的宜居类地行星相比)。

      首先“海洋世界”在支持生命方面有几个优势。在木星和它的卫星上,辐射是一个主要的问题,这是带电粒子被困在气态巨磁磁场中的结果。在这两者之间,月球的稀薄大气中,生命在表面上很难生存,但生活在冰层下的生活将会好得多。

      冰天雪地的一个主要优势是表层海洋大部分被封闭在海面上,因此,紫外线辐射和宇宙射线(高能粒子),通常是对表面生活的高剂量有害的,不太可能影响这些地下海洋的假定生命。

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      艺术家绘制的土卫二地壳内部横截面图,显示了水热活动是如何引起月球表面的水柱的。图片版权:NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

      没有阳光作为充足的能量来源,可能会导致一个生物圈,比地球上的生物(单位体积)少得多。此外这些生物圈中的大多数生物都可能是微生物,而复杂生命进化的可能性与地球相比可能是低的。另一个问题是,生命所需的养分(例如磷)的潜在可用性;我们认为这些营养物质的浓度可能比地球上的地球低。

      最后,Lingam和Loeb认为,在整个宇宙的范围内,可能存在广泛的中等厚度的冰壳。根据这类世界的统计数据,得出的结论是:“海洋世界”,如木卫二,土卫二,以及其他类似的行星,比在恒星内部存在的岩态行星多1000倍。

      这些发现对寻找外星生命和额外的生活有一些重大的影响。它也对如何在宇宙中分布生命有着重要的影响。这些世界的生命无疑将面临值得注意的挑战。然而,没有确定的因素阻止生命(特别是微生物生命)在这些行星和卫星上进化。在生源论方面,考虑了一种可能性,即一颗含有亚表面外生命的自由漂浮行星可能会被恒星暂时“俘获”,而且它可能会在其他行星(围绕恒星运行的轨道上)产生生命。因为有很多变量,并不是所有的变量都能被精确地量化。

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      一种名为“寻找外太空基因组”的新仪器正在被开发来在其他世界找到生命的证据。图片版权:NASA/Jenny Mottor

      用望远镜来探测地下生命是非常困难的(从很远的距离)。”人们可以寻找多余的热量,但这可能来自于自然资源——如火山,地热等。找到地下生命最可靠的方法是降落在这样的行星或卫星上,并钻过地表冰盖。这是未来NASA在太阳系的欧罗巴任务的设想。

      此外,Lingam和Loeb探索了对生源的影响,还考虑了如果像地球这样的行星从太阳系中被逐出,可能会发生什么。正如他们在研究中所指出的,之前的研究已经表明,在星际空间中漂浮的行星上,有着厚厚的大气层或地下海洋的行星仍然可以支持生命。

      一个有趣的问题是,如果地球被从太阳系喷射到寒冷的空间,而不被太阳加热会发生什么?我们已经发现,海洋将会结冰到4.4公里的深度,但液态水会在地球最深处的海洋中生存,比如马里亚纳海沟,而生命也能在这些残留的地下湖泊中生存。这意味着,行星系统之间可能会传输次表面生命。

      银河系中可能有数百个有生命的天体

      德雷克方程式,一个寻找宇宙中生命或先进文明的概率的数学公式。图片版权:University of Rochester

      这项研究也提醒人们,随着人类探索更多的太阳系(很大程度上是为了寻找外星生命),所发现的也会对宇宙其他地方的生命产生影响。我们不知道的是被告知的,但所做的以及发现的东西有助于我们知道可能会发现什么。

      当然,这是一个非常广阔的宇宙,可能发现的可能远远超过人类目前能够识别的东西!


      知识:科学无国界,博科园-科学科普

      参考:arXiv

      作者:Matt Williams

      来自:Universe Today

      编译:中子星

      审校:博科园

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    • Lv.12细胞核
      法拉第
      因为天文学,让世人见识了星空的美丽;因为天文学,让世人了解了宇宙的神秘;因为天文学,让世人脱离了迷信的束缚。

      先天下之忧而忧,后天下之乐而乐!

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      Lv.8分子
      阿基米德🌏
      涨知识了,楼主辛苦了,谢谢楼主!

      无……

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