弗兰克·德雷克这个名字,相信很多人并不陌生,它是美国著名的天文学家,同时也是地外文明搜索组织的创始人,我们对其最为熟悉的,估计是以他的名字命名的一个方程,用以推测在银河系中可能存在外星文明的概率。
其实,在弗兰克·德雷克的孩提时代,在没有进行寻找外星生命探索之前,就一直对地球之外的天体是否能够孕育生命,怀着极大的疑问和兴趣。后来他也是一直在这个神秘问题的激励下,来开展相关天文学的研究,特别是致力于寻找外星智慧生命。在多年观测和研究的基础上,他于年提出了大名鼎鼎的德雷克方程,这个时间通常也被认为是寻找外星智慧生命新时代的开始。
在这个方程发明出来的几十年后,德雷克认为他之前的估计有点保守了,因为方程设定的前提条件之一,是有可能具备生命存在的星球,必须要围绕着一颗恒星公转。后来天文学家们在宇宙中发现了很多“流浪行星”,德雷克认为他之前的假设过于温和了,忽视了流浪行星存在生命的可能性。
超越“金发姑娘”
流浪行星又称为“星系游牧民族”、“孤儿行星”、“流氓行星”,是一个没有恒星系、没有家园、没有固定轨道运行的行星,他所处的区域是异常寒冷而黑暗的。流浪行星的诞生,其实是和其它恒星系内的行星一样,也是围绕着一颗恒星而生,但是最终由于各种原因,被这颗恒星母亲抛弃了,从而脱离恒星的束缚,独自在宇宙空间中流浪。
根据诸多天文望远镜观测结果以及相关模型模拟,天文学家们估算出在银河系中,就差不多有几十亿颗流浪行星。在传统的外星生命探测中,人们普遍认为在如此寒冷和荒凉的行星中,去搜寻生命势必是徒劳的。但是,近二十年来,一些天文学家却提出了许多新的可能方案,使在这些没有恒星“庇护”的行星上寻找生命,显现出了一丝曙光。
大家知道,能够支撑生命体存在和繁衍,最重要的是必须要有两个基本条件,第一是液体溶剂,能够有助于在细胞之间运输矿物质,以及其它对生命活性发挥重要作用的物质。第二个条件是存在着能够为生命体提供生存和生长的能量来源。
拿地球来说,与太阳的距离不近也不远,既拥有液态水,可以满足溶剂的要求,也拥有充足的可见光来源,满足了能量的要求,所以地球是生命难得的天堂。假如地球离太阳更近一些,那么太阳辐射便会增强,海洋就会沸腾。相反,离太阳再远一些,海洋就会凝结,植物就无法获得足够的光来转化为化学能,动物也因没有食物来源而失去存在条件。像地球所处的恒星位置,天文界称之为宜居带或者“金发姑娘”区。
长期以来,寻找外星生命的方式,主要集中在搜寻像地球这样的“金发姑娘”行星,但越来越多的科学家逐渐意识到,这种搜索策略可能过于局限,缺乏想象力,限制了我们的搜索结果。谁说宇宙中的生命,一定和地球上的一样呢?说不定具备着和地球生命完全不同的生物化学特征。
流浪生活
如果一颗含有水源的类地行星,从恒星的轨道上飞出去,由于失去了恒星照射的能量来源,所以很快就会在外部形成冰层。不过,冰层可以将行星的内部与外界寒冷的环境隔离开来,起到毯子的作用。另外,在行星的内核深处,原有的热量积累以及放射性元素的衰变,也可以向外界散发热量,从而实现从内向外的加热。
当这种外部的绝缘和内部加热的结合,有可能保护着表面的海洋不会结冰。然而,像地球这样的行星,如果这个时候脱离太阳系,那么内核中的热量以及放射性衰变,将不足以防止海洋结冰,也没有足够的水或者地热活动来维持生命。但假如地球在海洋刚形成没有多久,就脱离太阳系,内核的热活动更为剧烈时,海洋可能会幸存下来。
以上只是流浪行星能够保持表面液态水存在的可能之一,当然还有其它一些可能。比如,如果这颗流浪行星拥有浓密的大气层,也会起到毯子的作用,甚至有可能允许液体存在于表面而不是厚厚的冰层之下。再比如,如果这颗流浪行星在脱离恒星系时,仍然“捆绑”着一颗大质量的卫星,那么在潮汐引力的影响下,因水体与岩石的剧烈摩擦,也会使海洋保持着温暖。
上面只是探讨了溶剂对生命体存在的可能性。这里还有一个缺失的因素,那就是在存在液态水的前提下,生命物质代谢的能量从哪里来呢?
恰到好处的平衡
既然流流行星失去了恒星的能量来源,光有液态水肯定不足以支持生命的存在,必须要有其它的来源为生命体注入能量。一些天文学家在对一些星系的中心进行研究时,提出了一种看似不太可能的猜测-接近大质量黑洞。
在很多星系的中央,都存在着超大质量的黑洞。这些黑洞在吞噬周围天体和星际物质时,会向外释放强烈的辐射。如果流浪行星比较靠近这个中心黑洞(光年左右),那么,就可能拥有利用黑洞释放的辐射,来为光合作用提供动力。
虽然这些辐射对生命体细胞具有很大的危害,但是在行星的某些区域,是可以实现辐射在光合作用中的有用性、与有害辐射波段对细胞危害之间的平衡,比如在一定深度以下的土壤或者海水中,既可以保护生命体免受有害辐射,同时也可以有足够的光线来参与光合作用。
当然,即使满足了以上这些条件,在未来很长时间内,我们在这些流浪星球上,检测生命迹象仍然是一个悬而未决的问题。特别是寻找和精确这样的行星,难度不小,我们不能使用凌日法,以恒星为背景来进行参照。对于处在黑暗和寒冷区域的流浪行星,利用天文望远镜也极难观测表面状态。
从理论上看,这些流浪行星具备一定条件后,即使没有出现在恒星系统内,也有可能孕育出生命,只是从我们目前的科学技术水平看,我们还无法进行深入观测,也无法得知流浪行星上的生命会是什么样子。但一旦在这方面取得突破,我们对宇宙空间中隐藏的生物世界,一定会有全新的认知。