不用指望从星系中心找到大量的生命行星,因为那里不是星系内的宜居带。
我们在谈到宜居带的时候,多数时候是指恒星系(star system)内的宜居带:距离恒星不远也不近,温度刚好能满足液态水的存在。其实,在星系(galaxy)内,也有宜居带这个概念。
要让我们已知的生命形式得以生存,一个相对安静的环境是必不可少的。在星系的中心位置,物质十分密集,频繁的发生各种毁灭性事件(对生命而言),比如星系中心那颗巨型黑洞一边吞噬物质,一边喷吐出强烈的伽马射线;大量的脉冲星不停用高频X射线和伽马射线为刚刚诞生的生命星球消毒;刚诞生的新恒星也向它的邻居发出冲击波;当然还有昙花一现的超新星和一剑封喉的伽马射线暴。
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25 Quasar HD Wallpapers | Backgrounds - Wallpaper Abyss所以,星系中心绝不是生命的天堂。那么星系边缘的郊区地带呢?
我们已知的生命形式依赖于复杂的化学发应,需要很多复杂化学元素的参与。宇宙中的金属元素(除了氢和氦,其他都算金属元素)都是在恒星内部或超新星爆发中形成的。因此,生命的存在又很大程度上依赖于恒星活动。在一片冷冷清清,无人问津的星云中,我们也不用指望找到生命的存在。
所以,一个能支持生命的恒星系只能存在于星系的特定位置:距离星系中心不太远,也不太近,即不会被毁灭性事件频繁消毒,也能找到足够的金属元素。
从这两个因素来看,银河系的宜居带就是下图中这样一个环形区域,距离星系中心4-10K秒差距(13000 - 33000光年)。
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Galactic habitable zone不过,千万不要以为太阳系躲在银河系的宜居带中就可以闷声发大财了。生命的演化需要大量的安静时间,任何一点风吹草动都可能引起灭绝事件。比如,如果太阳在星系旋臂中穿越,势必受到旋臂中相对集中的恒星引力干扰,让奥尔特云中的大量陨石冲向太阳系内部,为地球降下灭绝性的火雨风暴。
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We Very Nearly Went The Way Of The Dinosaurs同时,星系旋臂有相对集中的星际物质,它们能够有效的阻挡太阳风的扩散,造成氢元素在行星大气层聚集,反射太阳辐射,降低地球温度,最终造成雪球地球的灾难性结果。
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snowball Earth - Many Worlds但是,星系旋臂的作用却是有些争议。有的科学家认为,太阳在银河系中的公转速度恰好和猎户座第三旋臂的速度同步,搭了几十亿年的顺风车。所以,在过去的很长一段时间内,这样的灭绝事件都没有发生。另一些人并不同意,他们认为太阳在约一亿年左右的时间内就会穿越一个旋臂。历史上很多灭绝事件都与之有关。
虽然星系中心并不是寻找生命最有希望的位置,但是我们却仍然应该把搜索外星生命的射电望远镜指向这一方向。这是因为这一方向覆盖了最大的宜居带面积,不仅包括太阳系临近的地区,也包括了银河系中心另一侧的广大区域。
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The new SETI Initiative: Is there Intelligent Life on Earth?-----------------------------------------------------------
关于外星生命的文章往往会引发这样的问题:为什么把生命限制在和地球生命类似的条件下(以水为溶剂的碳基生命)?原因很简单:这是我们目前所知的唯一肯定存在的生命形式。把讨论限定在这个范围内可能会漏掉宇宙中的一些奇葩生命,但是至少是有一定根据的。不过,这一篇文章并没有这么多限制,从星系的宜居带这个角度来说,它只是在讨论基于化学反应和不抗辐射的生命。
如果你想看看对其他可能的生命形式的讨论,请继续阅读:
为什么生命起源一定要有水,不能存在一种外星文明是以液态乙醇什么的为生命之源的吗? - Mandelbrot 的回答 - 知乎 如果发现了外星人,我们可以吃他们吗,就像吃鸡鸭鱼肉一样? - Mandelbrot 的回答 - 知乎