地球“宜居期”只有17.5亿年 人类将遇巨大挑战

huwuxiaojun

　新的计算方法为人类寻找宜居行星提供帮助

图片来源：NASA

　　根据9月18日发表在《天体物理学》杂志上的一项研究，地球能够承载生命的时间大概只有17.5亿年了。用来进行这项研究的方法同时还能够确定太阳系外具有长“宜居周期”的行星，而那里正是科学家寻找地外生命的最佳选择。
　　研究人员依据以往考察及空间探测资料，对地球和其他6颗类地行星上的这些因素进行研究，重点分析了恒星变热变亮对这些因素的影响。结果认为，地球维持人类及其他复杂生命体生存的时间还剩17.5亿年左右。
　　不过研究人员强调，人类活动对环境和气候的影响可能加速地球“宜居期”的结束，因为即使很小的升温幅度也会对人类生存环境带来巨大改变。如果地球持续升温并达到极严重程度，未来可能只有微生物能继续生存。研究人员指出，与地球“宜居期”的终结相比，更值得关注的是人类对生存环境的破坏，因为这很可能在“宜居期”结束前就给人类生存带来巨大挑战。
　　一颗恒星周围的宜居地带要求在其中运行的行星能够支撑液态水的存在，而水恰好是发生与生命有关的化学反应的完美溶剂。距离一颗恒星太远，则行星上的水会变成永冻冰，且二氧化碳也会冷凝；而如果距离一颗恒星太近，则热量会使水变为蒸汽散逸到太空中。
　　但宜居地带并不是静止不变的。在数十亿年的时间里，一颗典型恒星的亮度会随着其构成及化学反应的演化而增强，从而将宜居地带逐渐外推。研究人员在今年3月报告说，与之前的预期相比，地球与太阳宜居地带内侧边缘的距离要更近。
　　太阳宜居地带的内侧边缘正在以每年约1米的速度向外推移。最新的模型预测，地球在宜居地带的整个“寿命”为63亿年到78亿年，这也就意味着地球上的生命已经度过了其约70%的时光。其他行星——尤其是那些形成于一颗恒星宜居地带外边界附近或围绕长寿低质量恒星运转的行星——在宜居地带的寿命可达420亿年甚至更长。
　　作者指出，科学家寻找地外生命应该着眼于占据宜居地带的时间至少像地球一样长的行星，例如HD40307g——距离地球12.9秒差距(约为42光年)。
　　但美国纽约市哥伦比亚大学的天体生物学家Caleb Scharf指出，地球可能用很长时间才进化出高级生命形式，这是很反常的。“这是一个过度解释单一基准点的老问题。”他说。这项研究的合著者、英国圣安德鲁斯大学的天文学家Mark Claire对此表示赞同，但他强调，如果自己负责一项在类地行星中寻找生命的任务，他大概会将望远镜瞄准那些在宜居地带呆了尽可能长时间的行星。
　　有评论家指出，研究人员所采用的公式未免过于简单。该模型假设，系外行星具有与地球类似的大气、成分和构造板块作用。加拿大维多利亚大学的行星气候学家Colin Goldblatt指出，如果不把气候动力学——例如大气构成和体积——包括其中，则这些结果可能对于预测宜居性没有多少用处。“如果你想让我在金星附近建造一颗宜居行星，我能办到；如果你想让我在地球附近建造一颗没有生命的行星，我也能办到。”Goldblatt说。
　　Claire表示：“新公式有足够的空间容纳宜居地带。”迄今为止，研究人员对于那些系外行星所知甚少。但宜居地带的计算方式将能够证明它们离“家”有多近。
　　由于太阳越来越亮以及地球对于生命而言变得太热，火星将进入宜居地带。Claire表示：“如果人类在10亿年后还能够存在，我一定会想，他们将生活在火星上。”
　　这项研究还指出，在距地球约600光年的类地行星“开普勒-22b”上，符合上述宜居“指标”的时间已持续了约60亿年。由于复杂生命体的进化可能需要数百万年时间，从这颗行星的宜居历史来看，也比较符合生命存在及发展的条件。
　　但也有评论针对上述发现指出，就未来10多亿年而言，无法确认某颗恒星变热变亮的进程会按目前的预测来发展变化，因此上述报告所提出的具体宜居时间仅具有参考价值。