1万年后的某一天,你是一位太空探险家,正准备降落到一颗新发现的星球上,听说那里或许有生命存在。但这颗星球十分漆黑,看不到任何东西,只能看到一团不祥的黑圈遮挡着星空。你进入大气层,穿过一层只能靠飞船传感器检测到的厚厚的云层。你的飞船外没有一丝亮光,没有阳光,没有星光。你十分困惑地向你的指挥官喊道:“等一下!这个星球上底子没有阳光!咱们究竟来这儿干吗?”
太阳总是受人赞扬的。简直一切人都喜爱阳光明媚的日子和色彩斑斓的彩虹;太阳能电池板是人类的好帮手;太阳光驱动光合效果,发生咱们赖以呼吸的氧气;咱们的身体遭到阳光照耀后才干发生维生素D,使咱们不至于情绪低落;太阳崇拜和太阳神贯穿人类的整部前史。
可是,盛名之下其实难副,咱们真的需求太阳吗?是的,咱们的确需求太阳。假设太阳忽然平息了,地球就会变成一个冰球。没有了太阳,咱们的地质温控器——碳酸盐硅酸盐循环——就无法起到任何效果,几十年之后地球上的海洋就会冻住。地球内部的热量会持续从火山和大洋中脊释放出来。可是,地球终究会和电影《帝国反击战》中的霍斯星球相同被冰雪掩盖。到那时,地球上的大部分生命将会消失。
地球与太阳患难与共。可是否有破例呢?让咱们假定一种不相同的行星,假定存在一个从未有过太阳的地球,一个“漂泊的”或许“自在漂流的”地球。
这个星球不依照轨迹运转,仅仅游荡在其他星球周围。这听上去像是科幻小说,可是近年来的确发现了一些自在漂流的气态巨行星。太阳系中的气态巨行星,木星和土星,都遭到太阳的束缚,乖乖地在轨迹上运转,但这或许并不是银河系里的常态。
一项2016年宣布在《天然》杂志上的研讨标明,银河系的每一个恒星系中,大约会有两个不受束缚的行星。天文学家对这项研讨仍存争议,但大多数天文学家都赞同漂泊星球在银河系周边并不稀有。每一颗漂泊的气态巨行星周围都或许有几个地球巨细的岩石组成的星球。在咱们的银河系中,稀有十亿乃至数千亿这样的行星。
在漂泊行星上无法享遭到时节、日落这些咱们习以为常的东西。不围着太阳转,连生日的概念都没有。可是,漂泊行星上会有生命吗?会有像地球上相同朝气蓬勃的生物圈吗?
咱们咱们都以为,漂泊行星需求有液态的水才有或许存在生命,至少像咱们这样的生命离不开液态水。要有液态水,这个星球就要坚持温暖。可是太空中的温度实在太低了,只要零
上几摄氏度罢了。漂泊行星没有太阳怎样保暖?一切的行星内部都会发生热量。比方,地球内部的热量大部分来自刻画了它的巨大磕碰,并且这些热量大部分都被封存在地壳内。
自地球构成之日起,这种热量就慢慢地传递到地表。这种内部热量会持续存在数十亿年,
可是与每天照耀在地球上的太阳光比较,它就太微乎其微了,比太阳光能量的1/ 3 0 0 0还要少。漂泊行星得不到太阳光的照耀,就更不能丢失哪怕一点点内部的热量。漂泊行星像一个罹患低体温症的患者相同,需求一个十分温暖的被窝。
星球外表的冰层可被作为一个强壮的隔热层,封闭星球内部的热量。假设冰层够厚的
话,在行星的冰层下就或许有液态水海洋。可是冰层至少要有1 0千米厚,才干避免海洋冻
结几十亿年。木星的两个大卫星——木卫二和木卫三——厚达几千米的冰层下面就潜伏着
海洋,这或许与结冰的漂泊行星相似。地球被冰冻之后,生命还能持续生计在海洋深处吗?恐怕不可。咱们地球上的水太少了,掩盖全球的冰层只能有几千米厚,无法构成一个满足厚的隔热层。地球充其量只能坚持部分的液态水,例如在火山这种强壮的热源邻近,可是无法构成掩盖全球的海洋。
厚厚的大气层也可以保存星球内部的热量,没有冰层的星球就靠它在外表保存液态水。
最理想的大气层气体是氢。氢是一种十分高效的隔热层,即便在十分低的温度下也能坚持气态,不会凝聚。厚厚的氢大气层可以使一颗漂泊行星的外表温度高于水的冰点,因而星球的外表就或许有湖泊和海洋,乃至生命。可是这个大气层有必要比地球的大气层厚1 0倍至1 0 0倍。
漂泊行星是漏网之鱼
人类的眼睛看不到这些被厚厚的大气层包裹起来的漂泊行星,只要悠远的星光照耀着它们。它们像天王星和海王星相同,很或许有许多不同的云层,没有星光能照耀到其外表。这儿的大气层是令人窒息的,假设你站在这个星球上仰视天空,你看到的只要漆黑。
漂泊行星或许是在恒星的轨迹上构成的。它们开始仅仅一些尘土颗粒,经过一系列的磕碰逐步变大。其间一些行星捕获了气体,变成了像木星和土星这样的气态巨行星;其他一些行星像地球相同,体积较小,由较多的岩石构成,要经过几百万年才干成形,终究融入有序的行星体系中。可是这些体系往往不稳定。气态巨行星十分巨大,它们的重力效果可以将行星弹出星际空间,因而这类漂泊行星就像爆米花相同从锅里蹦出来,成了漏网之鱼。在这些漂泊行星中,有些会有厚厚的冰层,有些会有氢气层包裹,有些还会有自己的卫星。与地球相似的漂泊行星经过与它们的卫星或许气态巨行星间的相互效果取得潮汐加热,然后得到一些内部热能。
再进一步假定,假设没有液态水,生命可以存活在没有太阳的星球上吗?
地球外表的生物都依托太阳,可是方法各异。植物和简略的微生物是初级出产者,它们直接依托太阳
的能量,把阳光直接转化成化学能。动物这样较高级的生物,主要靠吃初级出产者生计,间接地依托太阳。可是,科学家发现地球上有一些生物不需求太阳,他们称其为化能自养生物。这些生物生活在海底,依托地球内部释放出的能量制作自己的有机碳。这些微生物为深海热液喷口周围朝气蓬勃的生态体系奠定了根底。
光合生物将光能转化为化学能,而化能自养生物依托预先存在的条件——比方热液喷口周围剧烈的温度改变——驱动化学反应。不过光合效果的功率要高得多,它将太阳能转化成生物质能的功率比化能自养生物转化内部热量的功率高1 0 0 0多倍。可是这仅仅地球上的状况。在漂泊行星上,没有阳光作为能量来历,生命体就会有更激烈的动机,更有效地获取星球内部的热量。
漂泊行星上的生物圈有必要建立在化能自养生物的根底上,只要化能自养生物才干为其他更杂乱的生物体供给所需的有机碳。可是它们的生物功率太低了,所以建立在化能自养生物根底上的生物圈需求出产许多的生物质能。打个比方,靠光合效果一颗苹果树能结1 0 0 0个苹果,而在漂泊行星上一棵苹果树只能结一个苹果,所以需求1 0 0 0棵苹果树。
漂泊行星上会自发呈现生命吗?仍是需求从其他地方接种?咱们现在还无法确认。咱们乃至还没搞理解地球上的生命是怎么来源的。不过,生物推陈出新的来源现在有几种说法,这中心还包含深海宣泄假说。这个理论以为热液喷口为地球上最早的生命供给了摇篮,而漂泊行星上很或许也散布着热液喷口。因而,漂泊行星上的生命很或许是从本星球上来源的,而不是从其他地方接种的。
漆黑生物圈会是什么姿态的呢?让咱们来看看地球上相似的生物群落。地球内部热量
的释放在地球外表并不是均匀的,某些地区的温度更高。在海底的热液喷口邻近散布着朝气蓬勃的海底生态体系,其间有许多八怪七喇的植物和奇特共同的生物, 比方2米长的管虫、鳞脚蜗牛
和没有眼睛的虾,等等。化能自养生物制作了这个生态体系,它们构成了一层厚厚的细菌,为杂乱的生物链供给了最基本的食物。这种生物圈或许零散散布在漂泊行星上,集合在这些星球外表的热源邻近。那里乃至或许有较大的生物,比方管虫。一切的生命绿地在开始都是孤立的,物种也是共同的。但在某些漂泊星球上面,这些生态体系或许会集并成一个遍及全球的生物圈。
咱们咱们可以把漂泊星球当成向银河系扩展的跳板和驿站咱们并不想向其他星球殖民,特别不会想去这些严寒的漂泊星球。要渗透到几千米深的冰层下并非易事,而要在这些冰层下生计更是难上加难。可是被大气层包裹的漂泊行星或许很诱人,这些星球外表的湖泊和海洋相对来说仍是比较简单进入。可是,因为氧气和氢气无法和平共处,所以这些行星的大气层对人类来说是无法呼吸的。
在咱们踏上这个星球之前,有必要弄清楚这个星球上的生物质能是可以垂手可得地取得,仍是被禁闭在海底深处。可是,即便在最理想的状态下,因为缺少太阳能,食物出产恐怕很困难,并且咱们也无法知道这个星球上土生土长的植物和动物是否可以食用。咱们也无法看到彩虹。因而,假设人类要向银河系殖民的话,漂泊行星恐怕不是咱们的首选。
可是漂泊行星有间隔的优势,它们离咱们很近。现在,咱们对太阳邻近的暗弱星体的研讨还很不完善,或许在咱们邻近的星系里就有相似地球的漂泊行星。如此一来,咱们就可以把漂泊星球当成向银河系扩展的跳板和驿站。
幻想一下吧,你是第一个踏上漂泊星球的人。你驾驭着飞船来到这儿,探照灯射出的光量子将打破这颗星球上几十亿年的漆黑。你的殖民地和这颗星球上的元素是别离的,完全不触摸有毒的空气。你的孩子在生长过程中看不到任何星星,也不能到外面游玩,至少不能不穿宇航服到外面游玩。可是你要安慰自己,为了人类可以进一步踏上其他星球,你做出的献身是有价值的。