宇宙中的“超级地球”,要想维持人类的宜居性,最大能有多大?

地球目前是人类唯一的家园 , 为地球上各种生物的生存和繁衍提供了非常适宜的温度、光照、空气、磁场等条件 , 而且这些条件以近乎完美的形式组合在一起 。 地球这种优越的行星 , 不但在太阳系内没有第二个 , 即使是在科学家发现的1000多颗系外行星中 , 也可能是独一无二的 。
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不过 , 有的系外行星距离地球非常远 , 我们通过天文望远镜 , 根本看不到它们表面的详细状态 。 特别是对于那些处于母星宜居带内的系外行星来说 , 虽然理论上具有存在液态水的条件 , 但是上面是否具有维持生命存在的基本条件 , 我们却无法给出准确答案 。
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行星的宜居性
放眼整个太阳系 , 水星、金星和火星是和地球一样的岩石行星 , 但是 , 这些行星与地球又不完全一样 , 比如水星和火星表面是贫瘠的荒地 , 金星表面是噩梦般的“地狱” 。
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除了岩石行星外 , 太阳系还有几个气态行星 , 由于木星和土星上面有着非常厚的大气层 , 内部的温度和压力会随着深度的增加而升高 , 所以根本无法满足生命存在的基本要求 。 而那些距离太阳更远的冰巨星 , 虽然也是气态行星 , 但是由于表面温度很低 , 在它们坚硬的外壳下或许存在着更丰富的液态水 , 所以这些远日冰巨星 , 有可能是人类今后在太阳系内的第二个家园 。
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但是 , 从目前天文探测领域看 , 科学家们对于地外生命的探测 , 仍然是有很大的限制性 , 即所讨论的标准 , 仍然是沿用的是地球世界 , 以及地球上的生命特征 。
这也就意味着 , 在科学家对超级地球的探测中 , 需要找到那些和地球的位置、状态、运行等非常相似的行星 。 这些特征最为核心的主要包括:处在恒星的宜居带内、拥有对相厚但不太厚的大气层、表面有液态水 , 另外必须有一个强度适中的磁场 , 以保护大气和液态水免受恒星风暴的持续猛烈攻击 。 当然 , 要让一个行星世界真正能够承载生命 , 还需要有其他更多的标准 , 但是如果没有上面提到的这些基本条件 , 那么在外星世界上存在生命的机会就会非常渺茫 。
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超级地球大小对宜居的影响
在天文探测领域 , 科学家们对超级地球的大小 , 其实是有一个明确的界定标准的 , 那就是处在地球1倍质量和10倍质量之间 。 但是这个标准 , 仅仅是从大小方面的一个粗略规定 , 并没有考虑许多对行星宜居性的因素 。
当然 , 最理想的情况是超级地球的大小与地球相当 , 这种情况下 , 如果参考地球生命的诞生过程中 , 那么这样的超级地球诞生生命的可能性就会更大 , 有更有可能适合居住 。 但是 , 如果到了海王星那么大 , 那么就会变得不再那么“好客”了 。
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因为随着行星质量的增加 , 表面重力会加强 , 对周围空间中的物质引力也会不断增强 , 那么就会吸引越来越多的气体和尘埃物质 , 使得岩石核心最终会被包裹在厚厚的大气层 , 从而演变化气态巨行星 , 而不是岩石世界 。 长期以来 , 科学家们都无法在岩石行星和气态行星之间找出一个明显的界限来 , 而超级地球的出现 , 有可能会弥合这一问题 。