网友提问:
人类可能移居到开普勒452B吗?
优质回答:
按照目前的科技水平,人类很难移居到开普勒452B星球,首先是因为开普勒452B距离太远,很难搬家。再者即使可以去它也未必宜居,我们具体来分析一下。
在距离地球1400光年之外,NASA发现了一颗与地球非常类似的星球开普勒452b,这个星球的直径是地球的1.6倍,而且它所在的恒星系,有一颗与太阳类似的恒星,据NASA观察,开普勒452B星球上很可能拥有大气层和液态水。
这些星球的条件究竟意味着什么呢?
开普勒452b的星球条件
我们知道,星球的质量越大,引力也越大。如果一个星球质量过大,那么引力也会相应非常大,在《星际穿越》,男女主人公在寻找宇宙内的宜居星球时,曾经找到了一个引力非常大的星球米勒星球。由于引力非常大,宇航员在这个星球上行走时非常费力。
如果一个星球的引力再大一些,可能人类在星球上根本迈不开步伐,连移动都变得不可能。因此,质量太大的星球,并不适宜人类生存。
同样,质量太小的星球,也不适宜人类生存。我们以月亮为例,月亮的质量是地球的1/81,而月球的引力是地球的1/6,如果你在地球上的体重是60kg,那么到了月亮上你的体重只有10kg。
由于月球的引力非常小,因此在月球上跳一下甚至能达到10米的高度,如果在月球上玩蹦床,甚至会发生蹦出去之后,飞出月球之外的情况。
因此,质量较小的星球,也不适宜人类生存。
而开普勒452b的质量与地球接近,因此人类在这个星球上生活,不会存在太大的引力问题。
除此之外,开普勒452B还满足了恒星系的宜居带位置。
我们以太阳系为例,靠太阳太近的行星,星球表面的温度会非常高,地球上的生命无法在高温环境下长时间生存,因此不适宜居住。
而靠近太阳太远的星系,星球温度不仅会非常低,而且太阳风中的重元素吹不到那么远,所以太阳系内离太阳较远的星球都是气态星球,比如木星,海王星。
每个恒星系都有自己的宜居带,地球就刚好处于太阳系的宜居带,而开普勒452b也刚好处于它所在的恒星系宜居带。
除了这两个因素外,开普勒星球上还有大气层以及液态水,这些对人类的重要性不言而喻了。
从以上你会看出,开普勒452b星球上的条件基本上都和地球差不多,那是不是就说明开普勒452b适宜人类居住呢?
其实还不行,因为还没满足人类对于宜居星球的要求。
开普勒452b宜居吗?
地磁场
我们先了解一下地球磁场的作用。咱们人类对地球磁场的认识,就是可以指明方向,但从科学家的角度,看到的却不止是这样。
具体来说是这样的,太阳会向外吹太阳风,太阳风就是带电高能粒子,属于辐射的一种,太阳风会破坏生物的细胞结构,导致生物死亡。因此地球上的生物不能长时间地暴露在无保护的环境下。
而保护地球生物不受太阳风摧毁的,就是地球磁场,地球磁场的磁力线从南北极出发到地球高空,像是一层厚厚的茧一样把地球包裹在内。
如果有太阳风吹过,地球磁力线会将这些带电粒子流导向地球南北两极,因此在南北极经常能够看到极光,这就是带电粒子流。
如果一个星球没有全球性磁场,那么这个星球上的生命将无法长久在此生存,而开普勒452b星球是否具有全球性磁场,目前尚不得而知,因此还无法判断开普勒452b星球是否适宜人类宜居。
除了地球磁场外,还有一个因素非常重要,那就是所在的恒星系内,是否有颗较大行星的守护。
质量较大的行星守护
我们知道,太空中虽然很空,但时不时会有系外小行星以及彗星略过,如果没有较大行星的守护,这些小行星会时不时地闯入星球的轨道,引发行星撞地球的灾难,地球上曾经发生过一次,那一次直接导致了恐龙的灭绝。
地球之所以没有频繁遭受小行星的撞击,其实是源于木星的守护,我们知道木星在太阳系内是质量最大的行星,相应的引力很大。它不仅将小行星束缚在小行星带上;对于外来的小行星,它的引力会类似于弹弓的方式,将外来小行星快速清理出太阳系,前阵子系外小行星奥陌陌就是这样,被清理出去。
如果没有木星的守护,或许地球隔几百年就会遭受一次小行星的撞击,频繁的自然灾害不利于人类稳定在这个星球上生存。
而开普勒452b所在的星系内,有没有类似于木星的星球,目前还不得而知。
总结
其实判断一个星球是否适宜人类生存,天文学家早就给出过一个模型:宜居星球模型。
该模型认为,满足以下条件的星球,适宜人类生存。
位于星系的宜居带中
有较大行星的守护
有大气层
液态水
一个覆盖全球的磁场
一个相比于自身,质量小不了太多的卫星
拥有臭氧层
由于目前人类对开普勒452b星球认识的并不多,很多资料还没有探测清楚,因此还无法判断它是否适宜人类居住。
其他网友回答
目前为止一直都以行星是否处于宜居带这个条件来寻找适合生命存在的行星,而实际上仅仅处在宜居带这样一个条件是远远不够的。
适合生命存在的行星还需要拥有什么样的条件
以地球为例能够发展出像人类这样的文明,还是有着许多独特的条件的,比如对太阳的要求就有很多,首先它的质量不能太大也不能太小,恒星都会有一个稳定的热核反应阶段,称之为恒星的主序星阶段,像太阳这样质量的恒星都可以稳定燃烧上百亿年,而质量为70倍太阳的恒星仅仅只能燃烧50万年左右,太阳质量10倍的恒星也只能燃烧几百万年。
从生命的产生到进化,再到文明的出现需要几十亿年的时间,这需要恒星的寿命也要跟得上,而不是在文明产生之前就将它们扼杀在摇篮中,宇宙中只要是太阳质量1.4倍以上的恒星,其附近都不太可能产生文明,太阳质量过小的也不行,小质量的恒星(红矮星)它附近的行星是目前找到最多的行星,但是因为潮汐锁向恒星的活动比较剧烈,它的宜居带会向内收缩,因此以比邻星b为代表的红矮星附近的行星上存在生命的可能性似乎还是低了那么一些。
即使这些行星都处于宜居带之上,此外太阳还不能是一颗第1代恒星,第1代恒星及其星系中只有氢和氦等宇宙大爆炸之初产生的氢元素,没有重元素(碳,氧,氮)这样的生命所必须的元素都是在第1代恒星内部产生的,而一些更重的元素是由第1代恒星进入暮年发生了超新星爆发后产生的,这些重元素随着超新星的爆发而散落在宇宙空间中,成为了组成第2代恒星及其周围行星的元素。
图解:第1代恒星
位置是其中一个重要因素
地球的位置也相当重要,根据定义的宜居带,地球恰恰处于宜居带的中心,平均温度是20℃左右,不冷也不热,除此之外,地球公转轨道的偏心率也是一个非常重要的参数,偏心率用来描绘轨道形状,取值范围在0和1之间,这个值越大就表示轨道越偏离圆形,地球公转轨道的偏心率很低只有0.017,公转轨道基本上是一个圆,近日点和远日点的差别不大,因此地球表面一年内的温度范围变化不会很大,然而许多行星的偏心率极大,在这样的行星上地表的温度在一年中变化的范围十分大。
图解:宜居带
太阳系的其他天体也能决定地球生命的存在
除了太阳和地球的相关参数,月球也很重要,月球为我们挡住了无数的天外飞弹,它的背面所遭受的陨石撞击频率比地球要高得多,如果没有月亮,恐怕地球被彗星和小行星撞击的概率会大得多,这就为低等动物进化为高等动物提供了宝贵的时间,如果经常受到撞击,地球的环境会极其的不稳定,这是不利于进化的。
木星的位置也很重要,它就是生命的保护伞,作为太阳系最大的行星,它的体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍,木星有着比地球大的多的引力,木星以强大的引力来清理太空的垃圾,如果没有木星许多彗星和小行星将会直接撞向地球。
举例说明:
1994年7月16日至22日,苏梅克列维9号彗星,这块5公里大小的彗星,先是被木星强大的潮汐力撕裂成了21个碎块,然后依次撞向木星,最大的碎片直径2公里,小的也有数百米撞击发出的巨大光亮,把木星的卫星都照亮了,木星上腾起巨大的尘云,直冲上2000多米的高空,撞击坑里面就可以装下一个地球,仅仅是第1个碎块撞击释放出的能量就相当于40000颗(小男孩)的能量。任何一次这样规模的撞击,如果发生在地球上的话,那么地球上的生命都将消失殆尽,然而由于木星强大的吸引力,许多太空危险分子纷纷栽进了木星的怀抱,这样保护了地球的安全。
图解:苏梅克列维9号彗星撞击木星
条件总结
上面所述太阳的大小,地球的位置,月球和木星的作用,所有这些巧合加起来才有了我们的今天,科学家在寻找系外行星的时候,总是拿着地球当模板,因为据我们所知一颗行星上是否具备或者可能具备生命存在的条件,在很大程度上取决于这颗行星与地球的相似程度,因此一直都在寻找着那些母恒星是一个太阳质量的,自身是一个地球质量与地球体积相同,公转周期是365天,有大气层的,有水的第2个地球,但是世界上没有两片相同的叶子,宇宙中也没有两个一模一样的行星,科学家使用地球相似指数来标定其他行星与地球的相似程度,它的取值范围在0和1之间,地球自身的相似指数是1,指数越大表示该行星与地球的相似程度越高。
图解:地球相似指数计算公式
地球相似指数主要由半径,密度,逃逸速度和表面温度等参数决定,并通过一定的公式计算而来,在太阳系中水星,金星和火星的地球相似指数分别是0.60,0.44和0.70,这显然都不够高,太阳系外比这些数值高的行星也有不少,比如说2015年NASA发布的新发现的号称第2个地球的开普勒452b,一颗距离我们1400光年的行星。
开普勒452b的基本参数
开普勒452b的轨道半径是1.046个天文单位,几乎和地球一模一样,公转周期是385天,一年不到13个月,它的母星(开普勒452)是一个1.037倍太阳质量的恒星,开普勒452b的大小是1.59倍的地球半径,这个差别没有地球和火星的差别大,虽然还无法获得它的质量,无法获知其是否具有延时地质,但是这已经和地球非常像了,它和地球相似指数是0.83。
虽然它的地球相似指数并不是所有系外行星中最高的,但是相比于其他的类地行星,它围绕着一颗与太阳同类型的恒星旋转而不是红矮星,这就大大扩大了开普勒452b上生命存在的可能性。这颗与地球大小相近的行星极有可能拥有大气层和流动的水,因此也被称为地球2.0。
这个重要的发现十分令人振奋,因为探测技术的原因,人们之前发现的类地行星大多数都是小质量的恒星红矮星附近的星星,而开普勒452b的母恒星是一颗几乎与太阳一样的恒星,相似到质量差异范围在3.7%,体积差异在11%,表面温度为5757K,误差是85K,这与太阳5770K的差距也不大,所有数据都显示这是一颗与太阳极为接近的恒星,只是半径稍大,金属元素的含量比太阳高60%,年龄超过了60亿年,比太阳还略大一些。
开普勒452b上有生命吗?
这个问题还不能过早的下结论,目前开普勒452b有一个重要的参数是未知的,那就是该行星的质量,一般而言,获得行星质量的办法就是当其围绕五恒星公转时,根据行星造成的母恒星在视线上带来的多普勒效应而计算的,根据推算开普勒452b所能引起的视向速度振幅在45cm/s左右,这已经超出了现有的技术极限,因此开普勒452b的质量一直是个未知数,只能通过与其他行星建立的半径质量关系来进行估算,开普勒452b最可能的质量是地球的5倍。
即便如此开普勒452b是否具有岩石地质也是一个未知数,没有岩石地质,类似于人类这样的生命是无法存活的。此外,根据开普勒452处于的生命阶段以及两者之间的距离来看,开普勒452b很可能进入了失控的温室效应阶段,换句话说,即使它的表面拥有液态水,也可能会因为温度逐渐升高而在地表蒸发,最终消散在太空中。
太阳系里我们的邻居金星就提供了鲜活的实例,高温高压的地表气候成为了生命的禁区,简而言之,开普勒452b很有可能不是另一个地球,而是另外一颗金星,即便开普勒452b中的环境和地球完全一样,那对于我们来说1400光年的距离是目前无法逾越的,以新视野号在借助木星引力加速后的峰值7.5万千米每小时来进行估算,飞到开普勒452b需要2000多万年,在星际飞行理论没有突破的情况下,如果依靠传统火箭而不借助时空穿越,人类基本上不可能到达这些系外星。
结语·人类探索宇宙的一个小插曲
以目前的情况来看这个所谓的第2个地球或者说地球2.0,很可能并不是我们梦寐以求的行星,也很难成为我们的第2个家园,它的发现也许只是人类探索宇宙的一个小插曲,由于开普勒望远镜只是观察了天空中一个小小的天区,采用的系外行星探测办法是凌日法,这种方法只能发现行星轨道平面正对着我们的那一部分行星,至少有99%的系外行星是无法通过这个方法被发现。
即便是这样,目前就已经发现了几千颗系外行星,而且还发现了一颗和地球如此相似的行星,那么如果我们把天区全部都扫一遍,如果我们的观测技术升级能够探测剩下99%的行星,一定会有更多和地球雷同的行星被发现。
此外,开普勒452b它的母恒星是一颗非常接近太阳的恒星,而且年龄是60亿年,因此这个行星系统代表着我们太阳系将来的样子,根据恒星演化理论,像太阳和开普勒452这样的恒星在主序阶段大概会有100亿年的时间,主序阶段后太阳和开普勒452都将会在短时间内迅速膨胀变成红巨星,到了那时由于光度增加,宜居带的范围将会大大的向外移动,开普勒452b和地球将会变得太热而不适宜居住。
开普勒452b还将有35亿年的时间处在宜居带,而我们的地球还将要有更长的时间,假如人类文明可以延续足够长的时间,我们的后代就可以通过观察开普勒452b的变化来预演我们未来的命运,茫茫宇宙发现外星生命还有很长很长的路要走,但是相信以人类的智慧未来一定会有更多的惊喜。