《当天文学遇上生物学》:从系外行星到生命起源
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火星应该是宜居带内可能存在液态水的行星,但没有海的存在。这是与地球的差异。火星就是一个不能居住生命(仅从视觉上推断)的不毛之地。
一方面,在地球上,从赤道海洋蒸发的水蒸气上升,开启了大气循环。水蒸气形成云,降雨滋养着生活在陆地上的植物、动物,滋润着森林,维持着生命。而且,地球表面的 70% 被海洋覆盖,由于海水具有不易变暖或变冷的性质,所以海洋就成了巨大的蓄热体。海洋既是散热器,也是加热器。另外,深海 2~3℃的近恒温冷水与表层水之间进行着周期上千年的循环,能够很从容地应对变化。即使大气发生急剧的变化,海洋也可以根据过去的记忆,整体上保持平稳的气候变化。
另一方面,在火星上,巨大的龙卷风在干燥的红色大地上疯狂地肆虐。没有海洋,这恐怕与不存在生物的事实不无关系。那么火星为什么没有海洋呢 ?
看了水这种物质的相图就明白了。火星除了平均温度低至 -40℃外,大气压也极低,低至 0.006 个标准大气压(地球的1/166)。这接近水的三相点(固体、液体和气体共存的一组温度和压强数值)。所以,即便火星上有水分子,冰融化后也不会变成水,而是直接变成水蒸气。这就是火星没有海洋的直接理由。的质量太小,只有地球的 1/10。
目前尚不清楚火星上有多少冰,但即使火星上有很多冰,如果平均温度一下子升高,会形成海洋吗?
答案可能是否定的。
随着气温的升高,可能会有大量的水蒸气进入大气中。释放到大气中的水蒸气将大气压推高,到达水的三相点以上的状态。
这样,一时间是可以形成海洋,但这种状态很难持续。原因是,火星的引力太小,水蒸气会逃入宇宙空间,火星表面无法保持足够的大气压,水就又回落到三相点以下。结果,海洋可能无法长期稳定地存在。
总之,火星的质量只有地球的 1/10,过于轻了。同样道理,只是地球质量 1/80 的月球即没有水也没有大气。通常,天体越重,大气的量就能保持越多。
换言之,即便在宜居带内,如果行星没有达到一定的质量,也不会有大气和水的存在。质量的标准估计约为地球的几分之一。
因此,即使是岩质行星,如果不考虑其质量的大小,也无法确定其生命宜居的可能性。……
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