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第1022章 宜居带（第1页）

我们这指挥，天天神神道道的，一会儿这样，一会儿那样，意识流选手。还会水淹七军！不过，我们的总指挥还是挺可爱的。

“宜居带”其实就是指一颗恒星周围的一定距离范围，在这一范围内水可以以液态形式存在，由于液态水被科学家们认为是生命生存所不可缺少的元素，因此如果一颗行星恰好落在这一范围内，那么它就被认为有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。

“宜居带”也叫“适合居住带”。分多种生命对象讨论，一般研究的是“动物的宜居带”。对于任何动物、植物、以至于微生物来说，都会有一个最合适其生存的地带。如果把地球上所有生物以及它们在不同演化阶段所需要的不同条件加以总结，将这些条件扩展到所需行星的条件、太阳的条件甚至是恒星系的条件等，就有了“宇宙宜居带”的概念。

宇宙的大部分空间对于生命来说是险恶之地，只有很少的地方能成为生命的绿洲，并为生命的出现与发展提供合适的大气、适宜的温度、液态水。虚无的空间、炙热的恒星、气态的行星表面都难以驻留生命。似乎很难明确的给出生命所需要的环境条件。地球为生命提供了最基本的环境之后，无论在哪个方面都为生命提供了一个完美的栖息场所，而地球又是迄今为止发现的唯一一颗有生命驻留的星球。对“宇宙宜居带”的讨论，需要从空间、时间、生物多样性等几方面进行。

对于天文学家来说，“潜在宜居”行星是那种可以维持生命存在，但不一定能让人类生存的星球。宜居性取决于许多因素，但液态水和大气是两个最为重要的因素。一颗行星的引力会造成其主恒星的径向速度定期出现变化，而多颗行星会使得其主恒星运动出现复杂的摇摆活动。

作为驻有各种生命的理想场所，地球一个最重要的特点就是其所处的位置，即与太阳的距离。与太阳最合适的距离是定义“宜居带”的基础，在该地带可能会有与地球相似的行星存在。宜居带中的行星接受恒星所辐射的热量即不会少的使水结冰，也不会多的使水沸腾，刚好维持一个液态的海洋。

宜居带的范围应该由外部边缘的低温和内部边缘的高温限定。太阳系的两个邻居——金星和火星给出了宜居带外部边界的例子。如果与太阳的距离近，行星表面就不会存在液态海洋，像金星；太远，又会被冻结。如果将地球向外移动一些距离，或者减弱太阳辐射，就会使地球的表面温度降低直至冰雪覆盖。渐渐的二氧化碳也被冻结，形成干冰颗粒组成的云层，最终它们被冻结在两极形成冰盖。宜居带的宽度取决于该行星与地球的异同，以及恒星的大小、年龄等。

在一个有一定碳含量的岩石行星表面，如果有一个稳定的液态海洋，它就具备了产生和驻留生命的条件。相对于地球的轨道而言，金星与太阳的距离近了30%，而火星远了50%，如果从接受阳光的角度来说，金星需要减少一半，而火星则需要增加一倍才可以。

对于类地行星来说，动物的宜居带是这样一个范围：该行星可以在表面维持一个液态的海洋并且能够保持球平均温度低于50℃。这个温度基本是动物生命生存条件的上限。

如果考虑现代人类（智慧生命）的居住环境，就会得到一个更窄的“宜居带”：即一个可以生长足够庄稼供人食用的行星。相反，一个更宽更容易定义的宜居带是微生物生存的“宜居带”：它几乎包括了整个太阳系，并在太阳系形成不久一直到现在的范围。对于其它种类的“宜居带”，则要宽于高等生物但窄于微生物。

以太阳系为例，因为太阳在变亮，太阳系的宜居带也正在向外移动，由于温度增加，地球就会逐渐变为金星，不过此情形会发生在20—30亿年以后，地球处于宜居带的时间还有60—80亿年。当然，太阳的亮度不断增加，一个处于冻结的星球可能会变得适合生命产生和繁衍。

1978年，天体物理学家迈克尔·哈特做了一个模拟计算，结果令人惊讶。他在计算中考虑了太阳光度随时间的变化。40亿年前，太阳的光度只有现在的70%。随着太阳光度的增加，宜居带向外推移。哈特将地球所处的狭窄条带随整个太阳系演变而向外推移的范围称为“持续宜居带”。

他的计算表明，如果地球与太阳的距离再远1%，在地球演化史上将会出现一个不可逆转的冰期，而如果距离再进5%，它也可能出于一个不可逆转的温室状态。假若地球的轨道更扁一些，上述的距离限制会更加严格。

现在，有人认为哈特计算的宜居带过于狭窄，因为有几个效应他没有考虑到，其中很重要的就是“二氧化碳—硅酸盐循环”其作用就像空调一样将地球的温度调节在一个合适的范围。二氧化碳含量现在只占地球大气的0.03%，但它是一种温室气体：它的红外线吸收性质可以阻止辐射到地球表面的热量重新发散到太空中。

二氧化碳—硅酸盐循环的调节开始于地表风化作用，当行星比较温暖时，充分的光照和降水冲刷作用会使得风化速度加快，此时，从硅酸盐中释放的金属离子将大气中的二氧化碳沉淀成碳酸盐，从而使大气温度下降；当地表太冷的时，风化作用和二氧化碳的沉淀速率会下降，而火山释放的二氧化碳使温室效应增强，进而使大气温度重新升高。

这种负反馈效应使“持续宜居带”加宽，也让确定宜居带的条件变的更加复杂。据此，美国滨州州立大学的天体生物学家詹姆士·卡斯廷和他的同事将“持续宜居带”定义为：在恒星周围的一个类地行星，拥有一个含有氮气、水和二氧化碳的大气，并且形成的气候可以维持以水为基础的生命。

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