一顆幸運(yùn)的行星

到底是類地行星普遍存在，還是太陽(yáng)系形成時(shí)的一系列獨(dú)特事件造就了我們這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的家園，這一點(diǎn)依然有待考證。

——約翰·錢伯斯、杰奎琳·密頓

我們出現(xiàn)在地球上其實(shí)源于一系列幸運(yùn)的事件，這些偶然事件讓地球變成了適宜生存的家園。首先，地球環(huán)繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，且處于太陽(yáng)系的“金發(fā)姑娘地帶”（或稱宜居帶）。“金發(fā)姑娘地帶”源于一則童話。在童話中，挑剔的金發(fā)姑娘想要自己的粥既不太涼，也不太燙，而是要?jiǎng)倓偤茫厍虮砻媾c太陽(yáng)之間的距離，正好能讓地球表面的溫度既不太熱也不太冷——?jiǎng)偤梅辖鸢l(fā)姑娘的要求。多虧了地球表面一層薄薄的溫室氣體鎖住了太陽(yáng)的熱量，大部分地表的水才得以保持液態(tài)。還有一點(diǎn)也很重要——地球的軌道接近正圓。如果地球軌道更接近橢圓形（軌道離心率更高）的話，地球的季相變化就會(huì)更明顯。雖然溫帶地區(qū)確實(shí)會(huì)有冬冷夏熱的現(xiàn)象，但這是由于地軸存在偏角而產(chǎn)生的現(xiàn)象，和地球軌道離心率無(wú)關(guān)。

早期的地球曾被月球撞擊，這可能也是一大幸事，因?yàn)檎沁@次撞擊讓地軸產(chǎn)生了約23度的傾斜。這個(gè)傾斜偏角的作用可大了。從赤道上看，太陽(yáng)光在地球上的直射點(diǎn)從7月至12月向南移動(dòng)，而在1月至6月向北移動(dòng)。在地球上，熱帶輻合帶內(nèi)的熱帶降雨區(qū)域每年都會(huì)跟隨太陽(yáng)入射點(diǎn)的變化來(lái)回變化，也正因?yàn)槿绱耍瑹釒Ъ撅L(fēng)才會(huì)每年在同樣的時(shí)間規(guī)則地出現(xiàn)。如果地軸沒(méi)有傾斜，將只有赤道附近一條極窄的帶狀區(qū)域會(huì)不斷降雨，但地軸的偏角讓降雨區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)熱帶地區(qū)。這個(gè)偏角還讓北極地區(qū)在短暫的夏季白天變長(zhǎng)，溫暖了北極凍原上的植被，讓西伯利亞的森林得以存活，也讓加拿大阿爾伯塔地區(qū)長(zhǎng)出了小麥。(4)規(guī)則的季相變化是地表生物多樣性產(chǎn)生的一個(gè)重要因素，而這一切都源于地軸傾斜。

此外，地球的大小也剛剛好！如果體積更大的話，引力也會(huì)更強(qiáng)，使得像猴子這樣靈活的陸生動(dòng)物無(wú)法存在。體積更大的行星還會(huì)擁有更厚重的大氣，比如金星的大氣層，而這有可能會(huì)讓地表生物無(wú)法呼吸。相應(yīng)地，體積小的行星引力也小，大氣層也相對(duì)較薄，而這對(duì)地表生物的存活至關(guān)重要。不僅如此，地球的自轉(zhuǎn)速度還使得白天不會(huì)太熱，夜晚也不會(huì)太冷。如果地球自轉(zhuǎn)速度加快，就有可能形成不停歇的颶風(fēng)，斬?cái)嚓懙刂参锏幕盥罚赞D(zhuǎn)速度減慢則會(huì)導(dǎo)致夜晚寒冷漫長(zhǎng)，而白天炎熱炙烤。在這種情況下，海洋生物也許還有一條活路，但陸地上肯定毫無(wú)生機(jī)了。

地球能在太陽(yáng)系中獨(dú)樹(shù)一幟，還有一個(gè)重要的原因，那就是板塊構(gòu)造。地球的水域面積很大，在水中溶解的礦物在海底被加熱，最終形成了不斷運(yùn)動(dòng)的地球地殼。大約在30億年前，地殼開(kāi)始逐漸分裂成為幾塊巨大的大陸板塊，巖漿從海床里噴出，填滿板塊之間的縫隙并把板塊向兩邊推開(kāi)，這些板塊就被推動(dòng)著，在地球表面漂移。當(dāng)兩個(gè)板塊相遇時(shí)，一塊就會(huì)擠壓另一塊，壓制其下的海床并在陸地上形成高聳的山峰。后面，我們會(huì)談到山峰對(duì)陸地生物多樣性的益處。同時(shí)，大陸漂移也讓陸地始終穩(wěn)定在海平面以上，這很重要。加拿大、澳大利亞和格陵蘭島的部分地區(qū)在30億年前就已經(jīng)形成，要不是因?yàn)榘鍓K構(gòu)造，這些陸地早就被海水侵蝕殆盡，沉到8000里深的海底去了，而我們也可能都是魚(yú)了！

板塊構(gòu)造還有一個(gè)重大作用。雨水能夠吸收空氣中的二氧化碳，形成酸性很弱的碳酸，它又與巖石發(fā)生反應(yīng)，形成碳酸鹽。碳酸鹽又被一些海洋動(dòng)物吸收，用來(lái)制造或加固它們的殼。這一系列化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，便是二氧化碳從空氣中被除去，并最終固定在了海底。這其實(shí)很不利，因?yàn)槎趸荚诖髿鈱又械暮繒?huì)越來(lái)越少。一旦沒(méi)有這種溫室氣體，地球表面的溫度會(huì)急劇下降至冰點(diǎn)。但這時(shí)候，大陸漂移了！在某些大陸板塊的底部海床被其他前進(jìn)的板塊碰撞并擠壓時(shí)，海床上沉積的巖石就會(huì)在海底受熱融化，逐漸形成火山，把二氧化碳再次噴回空氣中！(5)這個(gè)向大氣層返還二氧化碳的過(guò)程，在過(guò)去30億年里一直維持著地球的溫度和生命。綜上所述，板塊構(gòu)造使得陸地高于海平面并保持著干燥狀態(tài)，制造了高聳的山脈，并以循環(huán)的方式將二氧化碳帶回大氣層。這還不算完，大陸板塊交匯形成火山的同時(shí)，一些礦物元素也趁機(jī)進(jìn)行化合、濃縮，形成富礦。我們的幾個(gè)行星兄弟里，沒(méi)有誰(shuí)存在類似的過(guò)程，也沒(méi)有誰(shuí)有這個(gè)本事在近表面的區(qū)域內(nèi)形成礦物（因此在月球或火星上采礦是天方夜譚）。沒(méi)有板塊構(gòu)造，我們基本上也就無(wú)法冶金了。

我們?cè)搅私獾厍蚝吞?yáng)系，就越會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的特殊性。外太空近乎真空，溫度只比絕對(duì)零攝氏度稍高一點(diǎn)點(diǎn)。在太空行走時(shí)如果不穿宇航服會(huì)被當(dāng)場(chǎng)凍死。與宇宙的寒冷形成鮮明對(duì)比的是，恒星內(nèi)部的高溫能達(dá)到千百萬(wàn)攝氏度，其發(fā)光的外表也有幾千攝氏度。我們頭頂?shù)纳n穹雖然茫茫無(wú)際，但溫度適宜的類地行星實(shí)在寥寥無(wú)幾。

更為神奇的是，我們的恒星太陽(yáng)也不是個(gè)平凡的家伙。首先，太陽(yáng)是一顆獨(dú)立的恒星，沒(méi)有與之構(gòu)成多星系統(tǒng)的其他恒星來(lái)干擾太陽(yáng)系行星的軌道。太陽(yáng)也是一顆體積較大的恒星，它的體積和釋放的能量大于80%的恒星。如果恒星體積小，想讓水保持液態(tài)，行星就得離恒星更近，但這樣就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。行星過(guò)于貼近恒星，很可能就會(huì)被恒星潮汐鎖定，即永遠(yuǎn)只有一面面對(duì)恒星。而在這種情況下，圍繞較小的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星上就幾乎不可能出現(xiàn)類似于地球的生物。（月球就被地球潮汐鎖定了，因此我們永遠(yuǎn)只能看到月球美麗的側(cè)臉。水星和金星也和太陽(yáng)貼得過(guò)近，因此自轉(zhuǎn)速度極慢。(6)）

還有一條來(lái)自宇宙的好消息：因?yàn)樘?yáng)比較大，所以它遠(yuǎn)比很多小恒星更穩(wěn)定。太陽(yáng)形成于45.6億年前，在過(guò)去幾十億年里，它打個(gè)嗝都能讓地球上的生命全軍覆沒(méi)。其他恒星就沒(méi)這么乖了，它們動(dòng)不動(dòng)就爆炸一次。另外，太陽(yáng)與擁擠而危險(xiǎn)的銀河系中心也保持著一段安全的距離。誰(shuí)知道附近的一顆超新星爆炸會(huì)給生物圈造成多大的浩劫呢！太陽(yáng)保持了40多億年的穩(wěn)定，地球也因此不斷孕育出更加繁盛的物種。從更宏觀的天文視角來(lái)看，我們能夠生存在這個(gè)稀有、特殊的星球上，其實(shí)無(wú)比幸運(yùn)。

許多人宣稱，銀河系內(nèi)存在無(wú)數(shù)顆類地行星，那么類似的文明想必也非常普遍，然而我們了解得越深入，就越發(fā)現(xiàn)這不太可能。搜尋地外文明項(xiàng)目（SETI）一直在搜索天幕，尋找來(lái)自太空的無(wú)線電信號(hào)，然而40多年過(guò)去了，還沒(méi)截獲一條可供解讀的信息。(7)而且，復(fù)雜的生命體也沒(méi)有進(jìn)化到能穿越太空，開(kāi)展星際旅行的程度。如果星際旅行者確實(shí)存在的話，他們也只能是那種能夠“沉睡”數(shù)千年的機(jī)器人。要知道，恒星之間計(jì)算距離的單位都是光年，而光一秒鐘能跑30萬(wàn)千米，所以于生命體而言，進(jìn)行星際穿越目前仍是幻想。好了，“天體生物學(xué)”（一門沒(méi)有研究對(duì)象的科學(xué)）就先討論到這兒，我們還是回到地球上來(lái)吧。(8)