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夏至日到了,你可知道地球的倾角对生命的诞生至关重要?

Shannon Hall2018-06-22 07:23:30

pc蛋蛋预测器 www.z83e.com.cn 这有利于科学家寻找地球2.0

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

夏至这天(星期四),北半球将向太阳倾斜,北半球各地的白昼时间达到全年最长。因此,这一天的太阳将早早升起,正午太阳高度升至最高,远远高于城市天际线或高高的山脊,直到夜深才会落山。

正因地球在倾斜轴心上倾斜了 23.5 度而不是垂直自转,这才形成了夏至。这种倾斜垂度(或倾角)引发了天文学家一直以来的一个困惑:是否得益于地球的倾角(你也可以认为是水平或垂直这两种极端倾角之间的最佳位置),地球上才创造了生命所需的条件。

随着科学家们发现围绕银河系中恒星转动的数千颗外系行星,距离人类找到神秘的地球 2.0 又近了一步,这一问题已经成为了科学家研究的最前沿。只有类似地球这样带有倾角的行星才有生命迹象吗?或者说,像陀螺那样直上直下旋转、或诸如烤鸡那种侧面旋转的星球上会不会也有生命存在呢?如果一个星球在转轴倾角之间摇摆,又会发生什么呢?答案远远没有那么简单。

尽管天文学家尚未发现系外行星倾角,但科学家们怀疑,这些行星的倾斜度将会大相径庭,这一点与太阳系中的行星极为相似。水星 0.03 度的垂度几乎等于没有垂度,而天王星则倾斜了 82.23 度。德国马克斯-普朗克研究所(Max Planck Institute)从事太阳系研究的天文学家勒内·海勒(Rene Heller)认为,即使从各方面来看,这些星球与地球都非常相似,但这两种极端倾斜度绝对不适合人类居住。

倘若地球没有这个倾角,便不会有四季。南北半球永远都不会向太阳倾斜或向外倾斜。相反,两极(始终朝向寒冷的太空深处)将会变得异常寒冷,空中也不再会有二氧化碳,在海勒博士看来,这将导致地球失去宝贵的温室气体,从而无法形成液态水。

天王星的两张图片。其中一张展示了天王星两极中一个极点的伪彩色图像。这颗行星的倾斜角度为 82.23 度。图片版权:NASA/JPL

但倘若地球绕着侧面旋转,地球上可能也很难出现生命。侧转意味着两极交替指向且背离了太阳这颗主恒星,会导致一个半球在漫长的夏季始终处于阳光照射之下,而另一个半球则会经历一个寒冷而黑暗的冬季,反之亦然。虽然这样的行星不一定会缺乏液态地表水,但所有的生命将不得不适应一个只有严寒与酷暑的世界。

海勒博士认为,最佳倾斜度应该在 10 度到 40 度之间。因此,必须通过几个“旋钮”来加以调节、创造宜居条件,而地球的轻微倾角正是这样的一个“旋钮”。

华盛顿大学天文学家罗里·巴恩斯(Rory Barnes)就这一观点提出了异议。他表示:“23.5 度倾角并无特别之处。无论这个倾角多大,地球表面都会具备宜居条件?!?br>

需要说明的是,这类行星必须有一个厚厚的大气层,才能将热量传递到那些寒冷的地区。

英国雷丁大学(University of Reading)海洋学家大卫·费雷拉(David Ferreira)也引用了类似的观点。2014 年,费雷拉和同事发现,只要具备一个全球性的海洋,即使地球 2.0 的倾角如天王星一般低,照样可以繁衍生命。

夏季的时候,海洋会吸收热量,等到冬天降临再释放热量,使该星球保持一个相对温和的温度。

费雷拉博士表示:“这就好比你把一块石头丢进火里,石头会发烫一样。一旦你把那块石头从火里拿出来,它就会慢慢地释放出热量?!闭蛉绱?,海洋世界常年都会是一个温暖惬意的春天般的温度。

火星北半球的春天。几百万年来,火星在 10 度和 60 度之间来回变动,给火星的季节和气候带来了极大改变。图片版权:NASA/JPL/Malin Space Science Systems

这一结果描绘了一幅充满希望的画面:即便行星的季节比较极端,它仍有可能宜居。这同时也表明,地球并没有什么特别之处。

但是,假如行星的季节并不是恒定的呢?

例如,目前火星的垂度相当于地球倾斜 25.19 度,但几百万年来,火星的倾角始终在 10 度和 60 度之间来回变动。这意味着,这颗红色星球的季节和气候(火星目前正经历一场极端尘暴)会出现很大的差异。这种条件或可令生命绝迹。

以地球为例。尽管地球的倾角相对恒定,但也确实会有小几度的角度变化。正是由于这种微小的变化,两极的冰原开始向热带地区移动,将地球埋在坚硬的冰层中。幸运的是,地球已经设法摆脱了这些所谓的雪球状态。但是,科学家们并不确定火星等倾角变化范围更大的行星是否也会出现相同的变化。

2018 年,一个天文学家团队认为,就算行星位于恒星的宜居带范围之内——即通常具备液态水的温和地带——在不受控制的大幅变化作用下,它仍有可能会朝着无可避免的雪球状态发展。

因此,稳定的倾角或许是生命存在的必要因素。这是一个有趣的发现,因为得益于月球的作用,地球的倾斜角度从未发生过急剧变化。然而,犹他州韦伯州立大学(Weber State University)天文学家约翰·阿姆斯特朗(John Armstrong)却认为,天文学家并不了解的是,这样的卫星在银河系里极为常见。倘若整个银河系并没有这么多的卫星,这可能就意味着,这样的稳定性、乃至赖以生存的生命将会来之不易。

正是源于这一发现,阿姆斯特朗博士对于寻找生命的前景既充满希望,又感到紧张。

他说:“地球真的一直处于毁灭的边缘?!本」苋嗣侨衔厍蚝芪榷?,但它仍然遭受着全球冰川运动和陨石撞击。即便如此,生命依然存活了下来。这可能意味着生命远比你所想像的更坚强,但也可能意味着,一旦变化范围变大,地球以及生命将被推往毁灭边缘。

但不管怎样,阿姆斯特朗博士的研究令他感到十分欣慰:生命、乃至智慧生命,以某种方式在这个浅蓝色的星球上成功站稳了脚跟。


翻译:熊猫译社 唐尘

题图版权:European Southern Observatory

? 2018 THE NEW YORK TIMES

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