『生命宜居』的三個條件
這是法國國家科學研究中心發布的一幅模擬圖，顯示『格雷斯581d』表面的溫度分布。圖中藍色表示較低的溫度，紅色表示較高的溫度。圖中很多箭頭則表示在距離地面2000米處的風向。
銀河系的生命宜居帶(也稱作星系可棲居區，用綠色表示)，其不包括銀河系危險的內測區域以及缺乏金屬的外側區域。銀河系的核球部分在圖中用黃色表示，而旋臂中活躍的恆星形成區域則用藍色和粉紅色表示。
恆星周圍的可居住帶(能保持液態水的區域)示意圖。圖中的藍色部分即為不同質量恆星附近的可居住帶，橫坐標顯示的是行星離恆星的距離(以日地距離為單位)，縱坐標是恆星的大小(以太陽質量為單位)。可見恆星越大，可居住帶離它越遠。
『格雷斯581』及其行星『家族』示意圖。圖中灰色球體為疑似宜居星球。紅色星球被稱為紅矮星格雷斯581，類似於太陽系中的太陽，但比太陽小得多，溫度低得多。
生命離不開液態水
談到宇宙生命宜居環境，人們首先想到的是水。水是地球上最寶貴的資源之一。我們的地球表面70%以上是水，因而地球有水行星之稱。地球上各種生命包括人類的祖先均來源於水，試管胎兒仍需要在母體羊水中成長；人體的60%是液體，其中主要是水；水對人體健康至關重要，一旦失去體內水分10%，生理功能即嚴重紊亂；如果失去水分20%，人很快就會死去。總之，水是一切生命之源。既然生命離不開水，搜尋地外生命的實質就是搜尋液態水。
那麼，太空中究竟哪些地方可能存在液態水？科學家告訴我們，生命存在的一個宏觀因素是行星到中心恆星(如太陽)的距離。這裡所說的生命當然不僅局限於具有智能的高等生物，也包括細菌等微生物在內。
我們的地球姊妹——金星，它距離太陽太近，其高溫的表面不可能保存液態水，而在地球外側的火星距離太陽又偏遠，其表面的水常常凍結成冰。地球表面因覆蓋著大量的液態水而屬於『海洋型行星』，而金星和火星表面基本上覆蓋著陸地故屬於『陸地型行星』。所以說在太陽系內，能夠存在液態水的區域便只局限於金星公轉軌道和火星公轉軌道之間的這個狹窄環形帶，只有公轉軌道位於這個環形帶內的行星表面纔可能有液態水存在。科學家們把這個區域叫做『生命宜居帶』，地球恰好就位於這個宜居帶之內，在太陽系八顆行星中，惟獨地球上存在著大量的液態水。
恆星壽命不少於10億年
科學家認為，銀河系裡存在著上千億顆恆星，其中有一個容易形成適宜生命誕生的行星的『銀河系的生命宜居帶』。根據分析，這個宜居帶距離銀河系中心不能太近，也不能太遠。不過，這個宜居帶只說明了一個總體傾向，並不是絕對條件。我們的太陽系就正好位於這個銀河系生命宜居帶之內。
孕育生命需要一個相當長時間的過程，因此一個星系中要有生命存在，它的中心恆星壽命不能太短。通常認為，中心恆星壽命至少要達到10億年，纔有可能在它的行星系中孕育出生命。
一般說來，一顆恆星的壽命取決於它的質量。恆星的質量越大，其壽命越短；質量越小，壽命越長。究其原因在於：恆星質量越大，它的萬有引力越強，其中心部分因受到壓縮溫度上昇越快，因而為恆星發光提供能量的『熱核聚變反應』會進行的十分激烈，壽命也就越短。
太陽屬於中等的恆星，壽命大約是100億年。科學家認為，質量小於太陽2倍的恆星壽命對於生命最合適；中心恆星的壽命至少要有10億年，而且到其星系中心的距離要適當。
關於『生命宜居帶』，還有一個因素也必須考慮進來，這就是恆星在不同年齡段的亮度變化也會影響行星。據研究認為，大約46億年前的早期太陽要比現在的太陽暗大約30%，那麼早期地球相當長的一個時期是處於冰凍狀態。後來冰凍開化，地球陸地能夠自動調節行星的氣溫，地球表面的水長期循環保持，因此構成了生機勃勃的生物大世界。
巨型氣態行星是生命的『保護神』
科學家告訴我們，一顆行星上要有生命存在，除了必須要滿足到中心恆星的距離、行星本身的類型和大小這三個條件之外，它周圍的環境對能否演化出生命也起到決定性作用。例如，一個行星系所具有的巨型氣態行星的數目就是一個重要條件。
根據科學家推測，當有多顆行星圍繞著一顆恆星公轉的話，如果它們多半是『巨型行星』(如木星)，這些巨型氣體行星之間會互相施加引力影響，導致軌道混亂，使它們的公轉軌道變成極其扁長的橢圓軌道。這樣一來，其他那些相對與巨型氣體行星而言比較小的行星的運行規律也會亂套，在巨型氣體行星的引力影響下無法維持軌道的穩定性，有的會與中心恆星或者巨型氣體行星發生碰撞事件，有的甚至會脫離中心恆星向遠處飛去。這樣的條件下顯然也無法孕育生命。
如果行星系中完全沒有巨型行星的存在，對於生命也不是一件好事。比如在我們的太陽系中，木星和土星均屬於巨型氣態行星，它們具有很大的質量，實際上充當著地球的『保鏢』。2009年美國華盛頓大學天文學家內森·凱伯等人的一項研究顯示，數億年前，來自太陽系邊緣各個方向的較大彗星有許多朝向地球運行，但是它們均被木星和土星這兩顆巨大氣態行星所抵擋，使得地球上的生命保存至今。研究表明，導致物種滅絕最強大的彗星雨對於地球而言並不頻繁。木星和土星就如同『棒球手套』一樣抵擋了彗星對地球的侵襲，能夠偏離或者吸引可能碰撞地球的彗星。
首顆系外宜居星球 『格雷斯581d』
近日被宣布的首顆太陽系外生命宜居星球——『格雷斯581d』，其實並不是一個新發現。早在2007年人們就知道它，只是那時它並沒有被列為搜索宇宙生命的候補星。
『格雷斯581』恆星屬於地球的近鄰恆星之一，距離我們大約20.5光年，人們在這顆恆星周圍已經發現了6顆行星。『格雷斯581d』是2007年發現的。
『格雷斯』的英文名為Gliese，是『格雷斯近鄰恆星表』的簡稱。它最早由德國天文學家威廉·格雷斯於1957年編錄出版，後來經他本人和其他天文學家不斷修訂，目前已包含距離太陽25秒差距(約等於81.5光年)內的9000多顆恆星的數據，成為廣泛使用的星表。和其他各種各樣的星表一樣，格雷斯星表中的恆星也以『星表名稱+數字編號』的方式命名，『格雷斯581』就是其中編號為581的那顆恆星，它周圍的行星則以英文字母按發現順序命名，第一顆行星通常不命名為a，因為a代表主恆星本身。
幾年前，有些科學家研究認為，『格雷斯581d』接受的恆星輻射量不到地球從太陽得到的輻射量的三分之一，而且可能被『潮汐鎖定』，也就是說，該行星有一面永遠面向恆星，所以有些地方是永久白天，有的地方是永久黑夜。因此它被排除在宜居行星候選名單之外。
但是，法國國家科學研究中心的氣候科學家羅賓·伍茲沃斯博士及其同事，根據對這顆系外行星的氣候模式進行的計算機模擬結果發現，這顆行星確實存在適合生命生存的條件。
法國國家科學研究中心在新聞稿中說，『格雷斯581d』擁有濃厚的二氧化碳大氣層，溫暖的程度足以形成海洋、雲團和降雨。這是一顆布滿岩石的行星。『格雷斯581d』的軌道位於該恆星『宜居區』的邊緣，這裡的溫度恰好讓水維持液態。科學家所做的模擬情況顯示，『格雷斯581d』的環境條件使它能夠支持類地生物的生存。
羅賓·伍茲沃斯說：『這一發現意義重大，因為這是首次運用氣候模擬方式證明一顆行星可能存在適合生命生存的環境條件。』『格雷斯581行星系統尤其讓我們感到興奮，因為它距離太陽系相對較近。因此，隨著望遠鏡技術的持續進步，未來我們將有可能直接在其上面尋找生命的跡象。』
北京日報
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