行星如何才能擁有生命？

NASA繪制的小行星撞擊行星的示意圖。

新浪科技訊 北京時(shí)間11月8日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，由于我們尚未發(fā)現(xiàn)任何外星生命，目前還不確定一顆行星必須具備哪些要素、才能支持生命存在，但我們可以做出一些合理猜測：外星生命也許需要水、碳，足夠的光照和熱量、但又不能太熱;引力不能太大，還應(yīng)該有大氣層。

但一項(xiàng)最新研究提出了另一條要素：劇烈的小行星和彗星撞擊，且數(shù)量必須剛剛好。

當(dāng)某個(gè)體積較大的天體撞上一顆星球時(shí)，會(huì)發(fā)生兩件事：一、該天體上的物質(zhì)會(huì)被添加到行星質(zhì)量中;二、撞擊區(qū)域周圍的部分大氣層會(huì)散逸到太空中。若撞擊足夠劇烈(如導(dǎo)致月球形成的那一次)，甚至連行星另一端的大氣都會(huì)被剝?nèi)ヒ徊糠帧５活w行星要想成為生命的家園，就必須經(jīng)受一些撞擊的“洗禮”，這類行星最好屬于中等水平，即能吸引足夠多的大型撞擊，又不至于太多、以致于失去大氣層。

這是因?yàn)樾行谴髿庵斜仨氂幸恍?ldquo;揮發(fā)性物質(zhì)”、才有可能孕育出生命。揮發(fā)性物質(zhì)是指能夠在低溫下沸騰的化學(xué)物質(zhì)，如水和二氧化碳等，我們已知的一切生命都需要一定的水和碳才能存活，科學(xué)家認(rèn)為，由于這些化學(xué)物質(zhì)的特性，宇宙中任何地方要想出現(xiàn)生命，它們都必不可少。

但并非所有行星開始時(shí)都有足夠濃度的揮發(fā)性物質(zhì)。恒星年輕的時(shí)候會(huì)比后期明亮得多，這些熱量足以將宜居帶中的所有浮塵都烤得焦干，而這些飄浮的塵埃形成行星之后，就需要從別處獲得這些揮發(fā)性物質(zhì)，換句話說，它們必須與一些體積較大、在宇宙中四處“游蕩”的天體相撞才行。

研究人員發(fā)現(xiàn)，中等大小的天體最適合為行星提供揮發(fā)性物質(zhì)、同時(shí)不至于剝除它們的大氣層。直徑介于20米到1公里之間的小行星與彗星可以為行星提供大量揮發(fā)性物質(zhì)，且給行星增加的大氣比帶走的要多，體積超過這一范圍的天體則剛好相反，往往會(huì)使行星損失大量大氣。

有人可能會(huì)拿導(dǎo)致月球形成的那次巨大撞擊來質(zhì)疑這種說法，但這種事件極為罕見，用不著擔(dān)心，而且，盡管這種撞擊可以改變大氣的成分，但并不會(huì)將行星大氣層徹底剝除。

這篇論文中最重要的結(jié)論是，體積較小的“M類”恒星(最常見的一類恒星，亮度較暗、無法通過肉眼觀察，其中許多是紅矮星)并不適合支持生命存在，這一結(jié)論具有重大意義，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)的許多可能宜居的系外行星都是圍繞這類恒星旋轉(zhuǎn)的。

由于M類恒星亮度較低，相比于太陽，其宜居帶必須離恒星更近，例如，圍繞M類恒星旋轉(zhuǎn)的類地行星可能要到達(dá)水星的位置、才能獲得足夠的光照，更糟糕的是，在這樣一顆體積和質(zhì)量較小的恒星近旁，小行星和彗星的飛行速度會(huì)快得多，對(duì)行星的撞擊也會(huì)更猛烈，會(huì)造成行星大氣的大量流失。

這對(duì)M類世界的生命而言是個(gè)壞消息，但導(dǎo)致M類世界不宜居的原因還不止這一點(diǎn)，除了星際風(fēng)和過于靠近母星之外，還有很多因素會(huì)導(dǎo)致位于M類矮星宜居帶中的行星無法擁有大氣層。

那么，M類世界是否徹底無望了呢?也不一定。等詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射之后，我們就可以通過實(shí)際觀測來解答這一問題了。我們知道，圍繞M類矮星旋轉(zhuǎn)的行星如果溫度稍微高一點(diǎn)、體積大一點(diǎn)，的確是擁有稠密的大氣層的，但這對(duì)宜居行星來說仍然是個(gè)問題：它們能否擁有地球這樣較為稀薄的大氣、而不是金星那樣無比稠密的大氣呢?

論文中強(qiáng)調(diào)，許多結(jié)論都是建立在不確定性基礎(chǔ)之上的：生命是在何處形成的?其它行星系與太陽系的相似度有多高?這篇論文的計(jì)算過程的確存在許多“復(fù)雜問題”，但它們呈現(xiàn)出的整體趨勢很有意思、并且很可能具有重要意義。地球最初的大氣層十分稠密、且富含氮?dú)猓谧矒暨^程中損失了大部分，而論文作者也在他們的模型中提出，彗星和小行星撞擊也許影響了地球、火星和金星的大氣構(gòu)成。

研究人員表示，未來他們還需進(jìn)一步分析如何利用此次研究結(jié)論解釋太陽系的形成、尤其是劇烈天體撞擊在太陽系中起到的作用。(葉子)

關(guān)鍵詞： 小行星