行星是不是转得越快越有活力?没有自转的行星是什么下场?

在某问答平台上,看到一个有意思的问题——是不是自转速度越快的行星其内部的能量越多?生命力更旺盛?

如果将生命力定义为“与生命活动关系更密切”的话,这句话是对的,生命离不开光,离不开水,当然也离不开自转;其实在这简单的表象之下还暗藏着一个令人惊异的事实:有活力的行星更有机会诞生生命,而生命同样可以反哺恒星,让它保持活力。

首先我们得知道一个可悲的事实,任何一个恒星系统都像一个不可充电的电池,包括恒星的寿命在内,恒星系统内可支配的资源在恒星系统诞生的那一天起就已经定好了,剩下的就只有消耗。如果恰好条件合适,就可能赶在恒星膨胀前进化出智慧生命,逃离这枯竭的世界。

没有自转的行星

生命是如此的脆弱,需要很多很多条件的支持——恒星的寿命要足够长但也不能太长、行星的距离要足够近但也不能太近、行星的个头要足够大但也不能太大……

当然,还有切题的一个条件——行星的自转速度不能太慢

为什么?一个最生动的例子就在我们的太阳系中——金星


金星曾经是人类美好幻想中的姊妹行星,生命的摇篮。在上个世纪初的文学作品中,金星人也是经常登场的明星。这不仅仅是因为金星离地球最近,同时也是因为它是太阳系中最接近地球的行星,它的体积是地球的0.88倍,质量为地球的80%,是太阳系中第二大的岩石行星。与太阳的距离适中,理论中金星的行星平衡温度(Planetary equilibrium temperature)为4℃,正是生命的好家园。

然而随着苏联对金星持续的探索,我们却完全失望了,金星的表面温度最高可达642℃,没有什么有机分子可以承受这样恐怖的高温,是绝对的生命禁区。

而更可怕的是,金星可能曾拥有超过20亿年“伊甸园”时光,那时的金星表面或拥有广阔的海洋,甚至有可能也曾是一个生机盎然的世界,但是现在只是一个真实的地狱。      没有磁场的行星

金星怎么了?它是如何成为太阳系中平均温度最高行星的?

最重要的原因之一是金星没有磁场,它是太阳系中唯一完全没有磁场的行星。

磁场对行星的意义十分重大,太阳活动活跃的时刻会不断地向宇宙中喷射带电粒子,主要是氢核与氦核,这些粒子最可怕的地方是拥有极高的电子能级,而化学反应的本质就是电子的跃迁与能量的转移,如果这些带电粒子长驱直入打在行星表面,化学性质不够稳定的物质就会因为获得超高的能量而直接分解,这个机制被称为电荷交换。

不幸的是,水与多数气体分子都是如此,而被分解并由高能光子或带电粒子赋能的原子会变得更容易逃逸。就这样,金星失去了所有的水,表面只留下了地质活动喷发出的二氧化碳,金星的大气压是地球的93倍,但大气厚度只有地球的35%,超量的温室气体是温室效应失控的元凶。

产生磁场的重要条件之一就是行星必须要有足够速度的自转,但是金星正是反例中的反例,它是太阳系中唯二倒着转的行星且慢得出奇,金星的一天有243个地球日,比它的一年——224个地球日还要多。

金星相对于太阳很类似月亮相对地球,几乎总是一个面朝着更大的引力体,这被称为潮汐锁定,是小天体表面在引力作用下形变产生热能导致自转动能被耗尽后的结果。潮汐锁定的天体几乎可以肯定已经失去了活力,金星没有类似地球的板块构造。它的液态内核几乎没有流动。

金星是地球的未来

那……是不是因为金星被潮汐锁定才导致了这一系列悲剧的发生呢?

不,如果要从最根本的原因来说,还是因为金星离太阳太近了,太阳比30亿年要更亮10%,这势不可挡地导致了温室效应失控并将这枚星球连同表面或许存在的生命一起烤焦。更令人吃惊的是,根据最新的研究成果,火星的黏稠二氧化碳大气是其倒转的原因,这些流动的大质量在太阳引力的牵引下如同一块制动刹皮在十几亿年内对金星反方向力。在过去的某个时刻金星可能曾到达过自转停止,如今越过了零点线在缓缓反射转动。

现在我们再看看地球,会发现一些令人思细极恐的事,地球所接收的能量虽然比金星少,但按金星的节奏,也是时候温室效应失控了;然而事实上并没有,在漫长的时间里生命的光合作用将二氧化碳化为单质碳固定在了岩石圈中,我们的大气主要由无温室效应的氮气与氧气组成,二氧化碳只占0.031%。

想象一下,如果当初没有诞生生命,地球可能也是一枚灼热的地狱、二氧化碳的天堂、被潮汐锁定的死寂世界。


生命守护着地球

我们甚至发现了一些更令人吃惊的事情:纽约哥伦比亚大学天体生物学主任卡莱布·沙夫(Caleb Scharf)的研究成果表明,虽然地球的自转速度也在不断减慢,但我们特殊的大气地到了与金星大气完全相反的作用,它可以在一定程度上抵消太阳月球的引力作用。大约在地球一日延长到21个小时左右时,大气就已经开始维护地球的自转速度了。

于是,现在我们知道了一些让人有些自豪又有些震撼的事实——生命并不仅仅是寄生在这枚巨大流心岩石球体表面的、无足轻重的尘埃。它们确实地改变了地球的生命周期与活力,让它成为太阳系中唯一一枚拥有丰富地质活动,生机盎然的行星。

最后说一句题外话吧,有人说人类是地球之癌,这是不对的。人类其实是地球历史的结晶和最高杰作,虽然生命让地球的繁荣比金星多延续了数十亿年,但太阳的老化变热势不可挡,地球还剩下十亿年不到的时间,之后亦会步金星后尘。而能带着全体地球生命逃离毁灭,在宇宙中散播种子的,唯有我们人类与科学的力量。

金星很有可能也曾出现过生命,如果它们真的存在过,那么当气温逐渐失控的时候,这些小生灵也必然在沸腾的大海中陪着金星殉葬。如果地球上没有出现智慧生命,无论生态环境有多么繁荣,最终也必然化为灰尘,永远沉寂……

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