在其他行星上寻找生命的过程正在发生改变。尽管它经常被限制在所谓的“宜居带”的行星上,在这个区域内,由于离恒星很近,温度刚好适合液态水的存在,但许多天文学家开始思考“适居带”之外的问题。一些人想知道,以前被忽视的机制——包括生命本身——是否能将宜居带扩大到现有定义之外。科林·戈德布拉特,不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的行星科学家,甚至认为生活的能力改变地球的气候带来了一个新的悖论:一个行星的宜居性将取决于生活已经在家了,这种情况将可居住和生活在一个令人困惑的鸡和蛋哪个先有场景。
戈德布拉特一直在观察类似地球的大气层之外的情况,以了解不同浓度的氮和二氧化碳如何可能改变一颗行星的宜居性。例如,高浓度的二氧化碳可以使离主星相对较远的行星保持温暖,而浓度较低的二氧化碳则可以使离主星较近的行星保持寒冷。氮更复杂,因为高浓度的氮既能散射阳光(帮助地球降温),杏耀资金又能使温室气体更有效地吸收光线(保持光线温暖)。在2015年秋季于旧金山召开的美国地球物理联合会会议上,戈德布拉特认为这些气体有助于保持地球的宜居性。他最近在预印本服务器arXiv上发表的一篇论文中总结了他的演讲。
NASA喷气推进实验室(JPL)轨道碳观测站的首席科学家大卫·克里斯普(David Crisp)说:“绝对有必要记住,可居住性不只是你在太阳系中的位置。”“这是你所居住的星球的财产。例如,地球有一个内置的温度控制系统:碳硅酸盐循环。大约25亿年前,太阳是如此的微弱以至于海洋应该已经结冰了——但事实并非如此。简单的解释是,地球的大气层可能充满了温室气体。然后,随着太阳亮度的增加,地球通过从空气中去除二氧化碳来抵消变暖的气候:更高的温度增加了降雨量,从而将温室气体从大气中吸出,带到海洋中,在海洋中,板块构造最终将其俯冲到地幔中。今天,世界上大部分的二氧化碳都安全地储存在地壳下面。如果情况正好相反,太阳的亮度减弱,地球可能会向空气中排放更多的二氧化碳,从而抵消气候变冷的影响。较低的温度会减缓降水,增加火山爆发,将温室气体从地幔喷出,重新回到大气中。
这种平衡已经稳定了地球的气候数十亿年,为了保持地球的温度稳定,从而增加其宜居带的大小,让二氧化碳上升或下降超过1000%。这不仅仅是由于地球化学;碳-硅酸盐循环也依赖于生物学。当海洋生物将二氧化碳转化为它们用来建造外壳的碳酸钙时,二氧化碳就被从海洋中除去了。这些生物死后就会沉入深海,
杏耀的体会 ,它们的壳就会沉入地幔中。戈德布拉特以多佛的白色悬崖为例来说明这种现象。这些沿着英国海岸线的石灰岩悬崖是由碳酸钙组成的,是在白垩纪时期浮游藻类的骨骼残骸沉入海底时形成的。看起来二氧化碳和氮的含量(类似地在地幔和大气之间移动)都受地球生物圈的影响。生命创造条件帮助维持自己。
Crisp说:“在给定的太阳系中,生物圈的存在实际上增加了宜居带的跨度。”“一个环境的可居住性在一定程度上受到是否有某种生命形式居住的影响。尽管人们普遍同意这一点,但戈德布拉特却更进一步,他说,我们无法把一个宜居星球从生命的存在中分离出来。戈德布拉特说:“我在这篇论文中想推动的是一个哲学观点,而不是技术计算的观点。”他说:“如果不考虑一颗行星上是否已经存在生命,你就无法判断它是否适合生命存在。尽管大多数天文学家寻找的是适合在其他恒星周围存在生命的星球,但戈德布拉特并不认为一颗行星可以被称为“可居住的”。“它或者有人居住,或者没有人居住。戈德布拉特说,如果我们在所谓的“宜居带”发现了一颗类似地球的无生命行星,而我们只是在那颗行星上扔了一颗有生命的鸡蛋,这并不能保证生命会扎根。他说:“我们不知道在那个距离上没有生命的行星会是什么样子。”“它和地球一点也不像。”
尽管这一悖论可能会让寻找生命的努力看起来很渺茫,但戈德布拉特希望我们能在银河系中找到生命。他只是认为,天文学家不应该把自己局限在恒星周围可居住地带的严格定义中。生命可能存在于这些界限之内,也可能以科学家尚未想象到的方式存在于这些界限之外。为了证明他的观点,杏耀平台他给我讲了一个关于卡尔·萨根的故事。当卡西尼号第一次到达土星时,飞船将图像传回地球,萨根和其他科学家可以在JPL的一个房间里观看这些图像的首次出现。大多数科学家试图立即解释结果,但萨根保持沉默。他知道理论假设已经结束了。是时候让数据自己说话了。戈德布拉特说:“当我们去太阳系时,我们发现了一些我们从未预料到的事情。”“当我们出去观察行星上的大气时,我们会发现一些我们没有预料到的事情。我们需要准备好拓宽我们的视野。”