在神秘的宇宙中是否存在居住人類的行星，其需要具有哪些條件

導語

：

1995年

，

斯坦利坦利米勒

設計並進行了一次

生物合成實驗

，用電擊穿了類似甲烷、氨、氫氣和水的原始大氣。這個觸電的氣體產生氨基酸，震驚世界。三個世紀後，自然科學的爭論，伴隨著生物化學、分子生物、遺傳和空間探索的發展，前生物進化成為了科學的前沿。

只有一小部分科學領域可以像前生物進化和空間生物學進行大量研究探求外星生命基礎的組成。

01

對於外星水資源的探究過程

1、水資源需要量

對水的探索在太空生物學中

從未改變

。其重要性體現在很多方面。首先，水的物理性質好。水難以

完全凍結

，其原因是

冰點異常膨脹和高比熱容量

。較高的介電常數使水成為帶電離子和氫鍵的

良好溶劑

。在

質子梯度生產能力和模板介導

下的

複製過程

中，沒有離子和氫鍵是

無法實現

的。類似的，

蛋白質，核酸和類似的聚合物

需要水作為溶劑。失水後，

活細胞崩塌失活，常立即死亡

。

2、水資源的形成

大氣中的

二氧化碳溶解在水中形成碳酸

。這能使矽酸鹽岩石風化為碳酸鈣，減少二氧化碳，並以不溶性碳酸鈣的形式儲存在

海底

。在再生過程中，最重要的迴圈是從水中的碳酸鈣進入

大氣中

。缺少這種依賴於液體水的

再

生過程

，消耗遊離二氧化碳將導致所有依賴

二氧化碳

的自我養活動和大氣有機物質的

合成終止

，這是

異營養物質

的主要來源。

3、親水性物質以及水資源的影響

親水性物質易溶於水中，而

疏水性物質如油、脂肪等易與水分離

，其非相溶性是細胞膜結構的

基礎

。它們

混合

後，它們並不是混合，而是立刻分成兩種相狀態（如海上的浮油，雖然有

大浪的波動

，但仍然浮在水面上。）親水和疏水性物質的不相溶性是細胞膜結構的

首要條件

。磷脂膜主要成分為親水性物質，尾部疏水性物質。在水中時，它們自動排列成兩層，尾部位於中間，

離水很遠

，使得兩層間的疏水性物質，即疏水性物質，最大限度地接觸兩層間的

親水性物質

，並被

水分子包圍

。這雙膜可以使所有細胞

相互獨立

，在這種水平上自然選擇是必需的。細胞膜的形成

離不開水

。

02

外星適於居住的條件

1、元素條件

首先，探索任何外星區域是否適合宇宙生物學的基本概念是一個既不冷也不熱的居住區。氫、碳、氮、氧、磷、硫、鐵是地球生命體的

主要組成元素

，週期表中原子序數很低，可以與其它原子形成

單鍵或多鍵

，形成生物多聚體。生物多聚體會由大原子組成，形成大分子，其結構受空間

限制較大

。在

地球或衛星

上，適當摺疊蛋白質、酶、核酸和核糖結構是必要的，這些輕氫、碳、氮、氧元素可以在任何地球或衛星上形成生物分子的

核心

，但是由

氫、碳、氮、氧

組成的多鍵分子通常不能忍受極高的

溫度

。

2、溫度條件

由於反應分子在低溫下

能量較低

，每降低

10℃

，反應速度可降至原來的1/2~1/3，這主要是由於反應分子在低溫下

能量較低

，不容易跨越能壘所引起的

化學反應

，適用於宇宙中的所有

行星或衛星

。所以如果溫度太高或太低，就很難生存。

生活溫度

範圍將

降至-5℃-110℃，這也是地球上微生物承受能力的極限。

3、必須具有飲用水

根據

可居住性的要求

，行星表面必須有液態水這一前提，而主序星必須有一顆主序星類地行星赫茲，

二氧化碳、水、氮氣體

主要由光解和氫逃逸引起的

缺水

。Hertz的外因取決於

二氧化碳雲

的形成，它透過增加反射率（反射太陽/恆星能量）來降低地球表面溫度。對這

兩個太陽系統

距離的保守估計是0。95~1。37AU（天文單位，

1AU=1496*108km

，代表地球到太陽的平均距離）。隨著

時間的推移

，太陽的光度增加，赫茲也隨之

增加

。太陽系的可居住面積在0。95~1。15AU，但其他因素也會影響該

系統

。

03

影響地球系統的因素

1、溫室系統失控

對地球而言，一方面，如果太陽

無法預料

地變暗，二氧化碳將濃縮為二氧化碳雲，提高了反射率，降低了

地表溫度

，帶來了更多的

雪和冰

，當

反射率更高

，導致冰川失控。相反，如果

二氧化碳

的極端排放加劇了溫室效應，或者太陽輻射強度無法預料地增加，那麼

地表溫度就會上升

，空氣中會蒸發更多的

水

，減緩太空的

紅外輻射

，造成

溫室失控

。

恆星影響著行星的

潮汐

。漲潮障礙減慢了行星的轉動。在潮鎖半徑內，自轉移與旋轉同步。這個

例子

中，行星的一面總是對著恆星，並且

持續加熱

，而另一邊總是黑暗。由於明亮的表面

持續加熱

，

水將完全蒸發

，即使兩面的平均溫度

並不極端

。說明：潮鎖星上的行星一面直面

星星

，一面黑暗。重元素鐵能產生偶聯的可逆氧化還原反應，因此行星需要一些

原子

。

2、天體之間的碰撞

在

大約5億年

的時候，地球與相當大的天體相撞，併產生了

月球

，但是自那以後，它只和一顆

小恆星相撞

。要想讓地球在足夠長的時間內

居住

，必須要有一個不經常碰撞的區域。

碳-矽迴圈不僅取決於水，而且取決於

板塊運動

，因此需要一定的板塊結構運動，但過多的板塊運動也會破壞碳矽生命的

穩定性

。

行星或者衛星

，如月球太小，就沒有足夠的重力來

維持水或大氣

。如果行星表面積太大，比如木星，就會被巨大的液氫海洋所覆蓋。

主序星

的壽命隨質量的

降低而降低

。燃燒期不超過

8億年

，是太陽質量的

2.2倍。

結語

：這些宇宙上

可居住地區

的必要條件在宇宙中

並不常見

，但是對外星生命的探索卻非常獨特。隨著越來越多的

太陽外行星

被發現，

許多行星都符合主序星的赫茲狀況和已發現地外生命的情況，這一事實與宇宙生物學的發現相符。