慢性胆囊炎

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TUhjnbcbe - 2022/12/5 20:43:00

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

在太阳系内,地球是唯一拥有生命的行星,但却不是唯一位于太阳系宜居带的天体。实际上,在太阳系八大行星之中,有3颗都位于宜居带内,也就是有机会拥有相对适合生命存在的温度,这3颗行星从内到外依次是金星、地球和火星。

然而我们都知道,有机会和真正拥有合适温度是不同的含义。这三颗位于太阳系宜居带的行星之中,只有地球在今天还拥有着生物。火星虽然没有生命存在,但是表面温度相对还算适宜,并且是人类计划开发并且居住的下一颗星球。唯独金星,在今天成为了一颗死寂的星球,仿佛地狱一般。

今天的金星,被极其浓厚的大气层所遮蔽,其大气层浓厚的程度令人惊讶,导致表面大气压是地球的92倍,相当于米的深海区。而如此大量的气体中,绝大部分又全是二氧化碳,因此导致了恐怖的温室效应。据测量,金星表面的平均温度℃,最高温甚至可能达到℃左右。

我们也多次介绍过金星表面的环境,远不止超高温这么恐怖,还有可怕的酸雨、雷暴……因此,对于现在的金星来说,表面是不可能有生命存在的。

可是,越来越多的研究也表明,金星的环境并不一直是这样的。在几十亿年前,金星表面不仅比现在适宜,甚至比今天的地球更加宜居,还可能有生命被孕育过。这就令科学家们非常好奇:金星到底经历过什么样的历史,竟然从一个生命的天堂变成了太阳系内最恐怖的天体呢?到底是什么原因,将金星和可能存在过的金星生命彻底扼杀了呢?

来自加州大学河滨分校的天体生物学家StephenKane对这个问题始终充满了好奇,并且致力于这方面的研究。最近,他和他的团队利用计算机模拟发现:导致金星沦为“地狱”的幕后黑手,很有可能就是八大行星的老大哥——木星。

尽管在太阳系中,太阳占据了99.86%的总质量,但是它并没有完完全全掌控整个太阳系的天体运行规律。作为八大行星之首,木星的质量是其他所有行星质量之和的2.5倍,它所产生的引力在很大程度上影响了太阳系的运行。研究表明,木星甚至可以凭借自己的引力,将太阳系的质心拉出太阳内部约70万公里之远。这样的引力,自然也可以对其他行星的运行“指手画脚”。

此前,我们也发文介绍过,木星本身的位置也发生过巨大的变化。太阳系八大行星今天看似稳定的运行规律,不是一开始就形成了的,而是许多亿年时间里这些天体不断磨合、协调才达成的“协议”。在此之前,所有的行星都经历过靠近和远离太阳的过程,而木星的轨道迁移则尤其值得注意,它所产生的影响尤其明显。

在今天,金星的公转轨道最为特别。早在多年前,天文学家们就已经发现:所有的行星在绕恒星公转时,都不是沿着正圆形轨道运行,而是椭圆的形状。不过在八大行星中,金星轨道的偏心率最低,甚至只有0.,十分接近正圆。但是,在几十亿年前,金星轨道并不是这样的,而是和其他“兄弟”一样是椭圆的,偏心率达到了0.3。在那个时候,金星表面环境也更适合生命存在。

但是,Kane等人的计算机模型显示:大约在10亿年前,木星开始远离太阳,向外迁移。就在木星迁移的过程中,太阳系的引力开始发生变化,金星就是受影响最严重的一颗行星。

研究表明,行星轨道的偏心率对于其表面环境有着重要的影响。

以地球为例,其轨道偏心率在0.00-0.06之间变化,变化周期在10-40万年之间。而地质学研究已经表明:在更长的时间尺度下,偏心率的变化会导致有机碳进行系统性的释放和固定循环,最终对大气中温室气体的浓度产生影响。同时,这样的变化甚至可能导致深海区域氧气含量的降低,从而引发海洋生物的大量死亡甚至灭绝。

金星表面很可能也经历了这个过程,在轨道越来越接近正圆的过程中,二氧化碳、水蒸气等温室气体越来越多地进入到空气中,不断累积,最终造就了今天的金星。

Kane介绍说:“在木星迁移的过程中,金星的气候经历了一次戏剧性的骤变,表面温度先是升高,然后开始下降,同时地表的水不断向大气中流失。”就这样,原本湿润的行星开始变得越来越干燥,直至几乎全部的水都消失。

这样的气候也已经不再宜居,如果当时金星表面有生物,那么它们也会开始一批批地灭绝,最终这里只剩下一个死寂的世界。

前不久,刚刚有其他科学家通过金星大气中的磷化氢,推测今天的金星大气中极有可能存在生命,这也是迄今为止我们距离发现地外生命最近的一次。但是Kane对此却不以为然,他对于金星生物是否能够经历最近10亿年的恶劣环境而感到怀疑。他还指出:“这种气体也有可能通过其他许多种渠道被合成,只是我们现在还没有发现而已。”

不论是哪一方,都非常有道理,因此我们也很难现在就下结论。未来几年内,人类或将发射探测器去近距离探索金星,或许这个问题的答案将会在那个时候水落石出。

我们之所以如此努力地去研究金星生物和它们可能经历过的一切,不仅仅是出于对地外生命的好奇,也在于金星和地球实在太像了。不论是质量还是半径,金星都几乎是地球的90%,非常接近。同时,金星的组成成分、密度也类似于地球,也和地球一样位于太阳系宜居带内。如此相似的两颗行星,竟然有着如此惊人的环境,这实在令人匪夷所思。

因此,我们有理由认为,发生在金星上的一切,都有可能适用于地球。所以我们必须搞清楚金星到底经历过什么变化,才能防止我们的地球走上金星的老路,也能防止人类像可能存在过的金星生物一样因环境、气候变化导致的灭绝而落下大幕。

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