生活在地球到底有多幸運?40億年前,太陽系可能有別的星球也存在生命!

魅力科學君 2024-03-05 21:09:46

生活在地球到底有多幸運?這個問題有一個簡單的答案,那就是地球是一顆適合生命生存的宜居星球,並且過去的幾十億年裏,地球上一直在整體上保持著適合生命生存的自然環境,使得生命可以在地球上生生不息,直到現在依然如此。

(想象圖)

需要知道的是,大約40億年前,太陽系可能有別的星球也存在生命,它們就是金星和火星。在過去的日子裏,我們已經獲取到了這兩顆星球的大量探測數據,通過對這些數據的分析以及理論上的推演,科學家普遍認爲,在那個時候,金星和火星很可能也存在著與地球類似的宜居環境,擁有合適的大氣層、溫暖的氣候以及廣袤的海洋,並因此具備了孕育出生命的可能。

然而以金星和火星的現狀來看,顯然是不適合生命的,其中金星的表面平均溫度高達464℃,堪稱是“地獄行星”,火星的情況雖然比金星好一些,但也是一片荒蕪。爲什麽會這樣呢?最主要的原因,其實就是太陽。

相關研究表明,自從誕生以來,太陽的亮度就一直在增加,平均每10億年,它的亮度就會增加10%左右,而這也就意味著,隨著時間的推移,太陽系中的行星接收到太陽能量也會不斷增加。

作爲距離太陽第二近的行星,金星受到這種影響的程度相對更大,隨著太陽的不斷變亮,金星表面的溫度越來睵高,海洋也逐漸蒸發,這會使得金星大氣層中充斥著大量的水蒸氣,與此同時,在太陽的短波輻射下,這些水蒸氣的水分子又會不斷地被光解成氫和氧。

在此過程中,氫會因爲相對質量很輕而不斷地逃逸,而化學性質活潑的氧則會很快與其他元素結合(例如碳、硫等),隨著這個過程的持續,金星表面也就漸漸幹涸,再也沒有了液態水的存在,于是金星上的海洋就消失了。

如果一顆行星上存在著海洋,那它大氣層中的碳元素就可以通過海洋進行循環,其過程可以簡單地描述爲:大氣層中的二氧化碳可以和水發生反應生成碳酸,在此之後,碳酸又可以與其他元素(如鎂、鈣等)生成碳酸鹽並不斷沉澱,並最終隨著地質活動進入地下,但這些碳元素也不會一直停留在行星內部,它們會隨著火山運動重新釋放到大氣層中。

金星沒有了海洋,這種機制也就不起作用了,所以火山運動釋放出的二氧化碳就會不停地在大氣層中堆積,更糟糕的是,海洋的消失,還造成了金星的地殼不再運動,這就會導致金星內部的壓力只能通過火山運動來釋放,所以金星上的火山運動也就變得很頻繁。

在這種情況下,二氧化碳就會不停地在金屬的大氣層中堆積,進而引發了越來越嚴重的溫室效應,並最終使得金星變成了現在我們所看到的樣子。

至于火星,情況就要簡單一點,那就是由于火星太小,其核心早早地冷卻了,沒有了熾熱的核心,火星的大氣層也就失去了磁場的保護。

要知道太陽在發光發熱的同時,還會釋放出大量的高能帶電粒子,這也被稱爲“太陽風”,如果一顆行星擁有一個強大的磁場,那“太陽風”就會“繞道而行”,如果沒有的話,那“太陽風”就會長驅直入。

所以失去磁場的保護之後,火星的大氣就被“太陽風”不停地“吹”走,並因此變得越來越稀薄,大氣層的“保溫”作用也越來越弱,與此同時,其大氣壓也越來越小,而沒有了足夠的大氣壓,火星海洋中的水也就不能保持液態……于是火星也就慢慢地變成了一顆荒蕪的星球。

看到這裏,你可能會問了,金星的磁場也很弱,其強度甚至可以忽略不計,那爲什麽“太陽風”沒有把金星的大氣層“吹”走呢?其實有兩個原因,1、金星的引力比火星大得多;2、金星大氣層主要由二氧化碳構成,而二氧化碳的相對質量較大,因此更容易被引力束縛。

綜上所述,盡管在40億年前,太陽系可能有別的星球也存在生命,但到了現在,這些星球也早已變得不再適合生命。而在過去的幾十億年裏,地球上卻一直在整體上保持著適合生命生存的自然環境,據此我們也可以清楚地看到,生活在地球到底有多幸運。那麽地球又是怎麽做到的呢?

簡單來講就是,在早期的時候,太陽釋放出的能量相對比較少,但此時地球的大氣層中充斥著大量的溫室氣體,如二氧化碳,甲烷等,其産生的溫室效應,就可以有效地使早期地球保持溫暖。

而隨著太陽的持續變亮,地球接收到的太陽能量也越來越多,不過在這個時候,地球上及時地出現了可以進行光合作用的生命,它們可以吸收二氧化碳,然後釋放出氧氣,而在富氧的環境中,甲烷也會被氧化。在它們的不懈努力下,地球的大氣中的溫室氣體也逐漸減少,其産生的溫室效應也越來越弱,進而使得地球能夠保持“涼爽”。

另一方面來講,地球有一個強大的磁場,能夠有效地抵禦“太陽風”的侵襲,除此之外,由于地球與太陽的距離比金星更遠一些,因此地球受到太陽變亮的影響就要相對小一點。這些因素都有助于地球一直維持適合生命生存的自然環境。

值得一提的是,現在的太陽依然在持續變亮,而這也就意味著,地球未來接收到的太陽能量依然會越來越多,根據理論模型的預測,在大約10億年後,地球表面的溫度就將達到47至70℃,而到了那個時候,金星上曾經發生過的場景,就有可能在地球上再次出現。

當然了,這種預測並沒有考慮人類的幹預的因素,可以想象的是,如果人類文明真的能夠一直發展到10億年後,那屆時的人類就完全有能力應對太陽持續變亮對地球的威脅。所以我們可以這樣認爲:能夠生活在地球上,是人類的幸運,而如何讓地球在未來保持適合生命生存的自然環境,則是人類的責任。你覺得呢?

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