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然后,你可以看看你们所处的行星系统在哪里。你们不想太靠近恒星,也不想离恒星太远,这遵从了莫罗维茨对温度范围的热力学估算。你们最终获得的底线就是,大约有1亿颗可以称得上宜居的行星,这是在它们的表面可以产生复杂化学物质的意义上说的,而银河系里就有1亿颗这样的行星。
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克雷格·文特尔:现在总共有多少星系呢?
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迪米特尔·萨塞洛夫:那是一个很大的数目,与恒星的数目差不多。我坚持对星系做这种估算是因为我对实验感兴趣;我是理论家,但是我也信任实验。那么到底有多少我们可以尽快研究的恒星环境呢?我希望能在我有生之年,在有足够详尽细节的条件下,我们可以帮助你们这些化学家和分子生物学家,对生命产生路径的实验进行限定。基本上,估计这个数量就是很多。因为如果在银河系里有1亿颗宜居的行星,而只有在我们的邻近区域,才在进行那些实验,那么在未来5年里,我们将可以至少从50~100颗行星上获得一些数据,这些数据将会很有意思,它们会告诉我们一些答案。
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克雷格·文特尔:所以,你们的数据里排除了像木星的卫星木卫二这样的天体?
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迪米特尔·萨塞洛夫:没有,完全没有。木卫二是一个寻找生命的好地方。但是木卫二有成功希望的原因就是木星。如果木卫二仅仅依靠自身,我们就不会认为这会成功。我在这想保守一点,但是我谈论我们将研究的100颗行星的另一个原因是,我想从太阳系之外去研究它们。然而问题是,你怎么在50光年之外的地方研究木卫二?这相当困难。但是你可以研究一颗比地球质量重5倍、规模大2倍的行星吗?当然可以,甚至比研究地球这样大的行星更容易。所以我总结出的一点就是,与地球相比较,超级地球也是可行的行星,这一事实对我们去做那些实验相当有利,因为去监测和研究一颗比地球大两倍的却依然可行的行星更加简单。你可以从中学到很多东西。
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我认为研究这些行星有望成功,实际上甚至比地球更有望成功的一个原因是,它们拥有地球的基本特征,其他特征更加稳定。你们可能知道,在行星科学里有一个很大的问题,就是地球与金星的比较问题。为什么地球拥有一个不是特别热的大气层?对此我们只有一些理解,并没有完全理解。为什么地球有地质板块构造,而金星没有?对此我们也不理解,或者说,我们才刚刚开始去研究这一现象。但这些问题相对于超级地球来说,要容易回答得多。
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事实证明,根据对地球上板块构造的研究,从理论上说,板块构造是一个过程,板块构造在一个更大的行星上更容易进行。实际上,现在如果你尽最大努力去研究理论的话,你会发现地球处于可以进行板块构造的行星的边缘上。你们中有些人也许知道,板块构造是一颗行星拥有生命的重要表现,从地表条件来看,因为它是一个很好的温度自动调节器,它能长期地、或多或少地保持气候的稳定,从而让你可以轻易在地幔中储备大量化学物质和气体。在这个意义上说,超级地球的条件和地球一样好,而且我会说,超级地球更好。它们有着更稳定和稳健的地表条件。所以它们和地球一样好,而且它们更容易研究。所以,至少就我们能够找到的发展方向而言,我们拥有一个相当光明的未来。
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克雷格·文特尔:在超级地球里,引力扮演什么样的角色?
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迪米特尔·萨塞洛夫:一个积极的角色。如果你关注地球的地幔和大气层之间流动交换的大量排气,你就会发现地球的引力接近于边际值。我们知道,火星就是一个例子,它在保存充分的大气层上处于边际值之下,因此创造出温度自动调节器,并且至少在10亿年内提供稳定的条件。实际上,拥有更多的引力会更好。
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克雷格·文特尔:你是说引力增加了拥有一个大气层的可能性?
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迪米特尔·萨塞洛夫:我的意思是引力增加了保存大气层的可能性。行星通常都拥有一个大气层,甚至连水星也有一个大气层。水星上有氮气穿透了地表,但是水星不能保存任何氮气,它就那么离开了(因为没有引力)。
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罗伯特·夏皮罗:哪一颗超级地球是已知的离我们最近的?
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迪米特尔·萨塞洛夫:实际上有两颗,格利泽581c(Gliese 581c)和格利泽581d(Gliese 581d),它们都是超级地球,离我们只有20光年。它们是以一位德国天文学家威廉·格利泽(Wilhelm Gliese)的名字命名的。“c”和“d”这两个字母代表“行星c”和“行星d”。还有“行星b”,它更大,海王星就是一颗行星b。30年前,格利泽制作了地球附近所有恒星的目录表。那时,人们对其中很多恒星都还很不清楚,因此它们只是在这个目录里被确定了而已,把那些恒星以制作目录表的人的名字和连续的数字来命名,这是很常见的做法。
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有人会问,是否有可能发射一个孢子(这个想法被称为“生物外来论”),而这个孢子会撞击到20光年外的某种东西?答案是可以,从物理学的角度来看,这是可能的。我的一位同事说,在给定物理定律的前提下,如果某件事情是可能的,那么它就会在宇宙中发生,但这是他在物理学家的思维方式下做出的推断。让我这样来限定吧。生物外来论源于20世纪的现代含义,那时还有一种可能理论,认为宇宙也许比200亿年还要古老,或者说是永生的。那么,很可能发生的事情就是,复杂的化学物质就源于宇宙中的某个地方,并且传播开来。宇宙是一个稳健的系统,就像我们这个星球上的系统那样。实际上宇宙有大量时间去传播那些化学物质,即使是通过很长的距离,并且要面对高能天体物理的所有变化,它还是可以传播。但是,宇宙的年龄只有137亿年,你还要减去获得第一代恒星的7亿年。第一代恒星是由氢和氦构成的,没有碳、没有氧、没有金属。它们相当大,而且它们不能维持原行星盘(protoplanetary disk),更别说形成行星了。要过很长的时间,小恒星才能开始形成,其中的原行星盘有足够坚固的颗粒可以凝固下来形成行星。这只是理论上的思考,还存在很大的不确定性。但在某种程度上,现在我们好像可以获得它的证据,这出乎了我们意料。实际上,还是相当强的证据。
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我们对行星和行星系统进行了大量的搜寻,搜索目标定为恒星,而且是年龄有点大、重元素比太阳要少的的恒星。你可以看到,对这种行星系的监测行为频率正在急剧下降。事实上,在10以下的重元素里,没人可以检测到一颗单一的行星,这有点奇怪,特别是因为有人做出了相当艰巨的探索。我的一位同事已经探索了8年,最后得到的结果是零。对于拥有正常金属物的恒星,也就是像太阳这样的恒星,它们的数量很多,已经有250个了。
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这就意味着,你要到宇宙的那个历史阶段,才会有那样形态的恒星,就是像太阳这样的恒星,或者说金属物稍微少一点的恒星,需要很长时间,前一代的恒星才能通过核聚变合成那些元素。而且我们知道,过去5年的另一个成就就是你现在可以一直回到那个时间点,看到当一代恒星跨越到到另一代恒星时,重元素在增加。我认为,基本上你还剩下大约70亿年。所以,最早的复杂化学物质出现在一颗行星的地表上,是在70亿年前开始的。现在,在70亿年内,很难从那里带过来一些东西,特别是,如果你想把它从40亿年前带过来的话。
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乔治·丘奇:如果在那个弧度上,给定辐射损伤和所有其他条件的话,它要怎样才会撞击地球?
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迪米特尔·萨塞洛夫:我们并不知道。计算它撞击地球的横截面倒是很容易,但是要理解它怎样做到这一点就相当困难了。
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弗里曼·戴森:我们现在已经有一些证据了。新西兰一位名叫杰克·巴格利(Jack Baggaley)的射电天文学家,就在观察进入高空大气的尘土颗粒。他宣称,其中很多颗粒都是太阳系以外的,并且它们大多会在天空中保持一定的方向,它们来自一颗名叫绘架座β的恒星,它离地球并不是很远,大概60光年。而且它是一颗很年轻的恒星,但是它周围拥有巨大的尘云。所以,说这些尘埃从这颗恒星过来撞击到地球,这是可信的说法。而且,如果尘埃颗粒正在过来的话,它们有可能会遵循详细的轨迹。所以在原则上,我们知道这些东西来自其他星系。但关于绘架座β上是否有生命存活又是另一个问题了。
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迪米特尔·萨塞洛夫:顺便说一句,从绘架座β来的那些东西,只是最近才开始到地球上来的,是在过去1亿年左右,因为在这之前,绘架座β还不存在,而且它要很长时间才能过来。
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弗里曼·戴森:没错,但是在可用的时间内它很容易到达这里。
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克雷格·文特尔:在有了微生物之后,我们经历了大量小行星撞击地球的事件。从那些撞击中,很多东西极其恶劣地溅落进了空间里。这就是为什么我想要提高宇宙中的生命数量。你们知道,在我们的系统里,108种可能性是一个很高的概率了。可能会有一百万种生命的起源,所有这些都会导致生物外来事件。
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迪米特尔·萨塞洛夫:没错,而且接下来的问题是,你能从一个星系穿越到另一个星系吗?那会需要数十亿年。这确实是一个问题。
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弗里曼·戴森:难道我们的星系还不够大吗?
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迪米特尔·萨塞洛夫:那就是我刚才所说的,这也是为什么我只是为我们的星系做估算。
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