40亿年前,太阳系曾有三个“地球”,为什么现在只剩一个?

在太阳系,乃至整个宇宙中,地球是目前已知唯一存在生命的星球。人类已经对太阳系开展了一系列的探测,而且还在积极接收来自宇宙深处可能存在的外星文明信号,但结果都没有在地球之外的星球上发现生命的痕迹。

三个“地球”

不过,如果把时间回溯到40亿年前,太阳系中就有三个“地球”,它们上面都可能进化出了生命。其中一个“地球”当然就是我们现在这个地球,另外两个分别是金星和火星。

这三颗星球都是岩质行星,表面是由固态的金属和硅酸盐组成。其中地球最大,金星的质量和半径分别为地球的82%、95%,火星的质量和半径分别为地球的11%、53%。

过去数十年,人类发射了不少的无人探测器前往金星和火星,结果发现这两颗星球的环境都是非常恶劣。金星太热,火星太冷,而且这两颗星球上都没有氧气,至少地球生命无法在这样的环境中生存,而且天文学家也没有发现其他生命痕迹。

那么,40亿年前的金星和火星是怎样的呢?为什么现在的金星和火星会变成不毛之地,只有地球是宜居的呢?

根据太阳的辐射功率来计算,金星和火星也像地球一样运行在宜居带中,这意味着它们可以接收到适中的太阳辐射,从而可以让其表面的水维持液态。天文学家根据目前金星和火星上的种种迹象推测,40亿年前的金星和火星很可能都存在由液态水构成的海洋。

远古金星

在最初的几亿年里,金星是一颗温暖湿润的星球。在金星的原始海洋中,完全有条件进化出生命,它们或许与地球生命一样是碳基生命,或许是其他生命形式。

不过,金星的宜居时间没有持续太久。因为金星离太阳太近,而且太阳的温度在逐渐升高,导致金星变得越来越热,液态水大量蒸发掉。

与此同时,金星上的火山活动还在不断释放出具有很强温室效应的二氧化碳。没有了海洋,二氧化碳不会被锁住,它们进入大气中造成严重的温室效应,使得金星上的温度进一步升高。在地球上,海洋、植物以及矿物质吸收了大量的二氧化碳,所以地球不会因为强烈的温室效应而变得过热。

最终,金星的温室效应全面失控,液态水完全蒸发殆尽,可能存在的生命也会随之灭绝。根据金星探测器传回的数据,目前金星大气中的二氧化碳浓度高达96.5%,表面大气压是地球表面大气压的91倍。在这种极端温室效应的作用下,金星全球基本上已经达到了热平衡,表面的平均温度高达464 ℃。

虽然现在的金星地表基本上不可能有生命,但一些天文学家推测,金星大气中或许存在着某种奇特的生命。在距离金星地表足够高的空中,大气压力适中,温度也不高,那里可能有条件合成出有机物,并进化出生命。

远古火星

另一方面,远古火星很可能也是宜居的星球。目前火星上遗留着大量被水冲刷过的地貌,而且存在一些只有在有水环境中才能产生的铁矿,这些是远古火星存在大量液态水的有力证据。那么,火星又是如何变得不宜居的呢?

在目前的火星北极,存在一个巨大的盆地,其表面相当于火星表面积的五分之二,这个巨大的北极盆地是由一次大碰撞造成的。研究表明,大约在39亿年前,一颗直径大约2000公里的矮行星(与冥王星差不多大)撞上了火星的北极。

这次大碰撞事件彻底改变了火星的核心,使得火星的内部活动迅速停止,从而导致火星的磁场逐渐减弱,并且最终几乎消失。失去了磁场的庇护,强烈的太阳风逐渐吹散了火星大气,液态水也随之不断蒸发殆尽,火星很快成了不毛之地。

目前,火星上几乎没有大气,但在极地还存在一些水冰。另外,火星某些地区可能还会出现一些季节性的液态水,这种水中含盐量很高,可以在低温的火星环境中暂时保持液态。

火星上的温度很低,平均温度仅-63 ℃。如果未来人类想要殖民火星,第一件要做的事情应该是加强火星磁场,并制造大量的温室气体使火星升温,让火星上存在的固态水融化掉。

由于火星比地球小很多,它会比地球更快从形成时的熔融状态冷却下来,所以火星上出现的液态水时间可能会更早,这意味着火星生命也许会更早进化出来。如果是这样,当其他天体撞击火星时,被炸飞的岩石就有可能带着火星生命进入太空中,然后有一天落到地球上,成为地球生命的起源。

火星北极发生大碰撞时,地球差不多在同一时期出现生命。从时间上来看,这是吻合的。另外,天文学家曾经在落到地球上的火星陨石中检测出疑似生命的痕迹。地球生命也许起源于火星,但这还需要更多令人信服的证据。

此前,好奇号火星车在火星上的岩石中检测出了一些含碳有机物,这或许是远古火星有过生机的证据。甚至现在的火星上可能还有生命,它们并没有在数十亿年前走向灭绝,而是转入火星地下,进化出了独特的生存机制,以适应恶劣的火星环境。

“天选星球”

与金星和火星相比,我们的地球非常幸运。在过去数十亿年来,地球一直都是宜居的星球,这里曾出现过数以亿计的物种。我们的地球犹如“天选星球”,与太阳的距离刚好适中,有一个能够抵御太阳辐射的磁场,从而可以让包括人类在内的各种生命不断繁衍生息。

虽然不排除目前太阳系中的一些星球(比如木卫二)也有生命,但那些星球与地球的环境迥然不同,绝大多数的地球生命都无法在那里生存。至于太阳系外的宜居行星,目前遥不可及。在可以预见的未来,地球仍将会是人类在宇宙中赖以生存的唯一星球。