什么样的星球上才会有高级生命-解读

如果在某个星球上有碳、氢、氧为基础的高级生命体，那么这个星球应该具备什么条件呢？其实还是挺苛刻的，要具备两个前提条件：一、高级生命要进化出来需要经历十几亿年，需要给足时间；二、生命的演化离不开星球表面存在液态水，这种水不能处于地下，也不能是气体或冰。

要满足这些要求，行星与恒星的间距就很关键了。“宜居带”就是专门用来描述这个范围的。因为间距直接关系到行星表面温度，温度的高低就决定着是不是有液态水。可以根据恒星的辐射算出一个最小距离，如果比它更近，就算行星上有水也只可能是水蒸气的状态；同时可以算出一个最大距离，如果比它还远，水就只能是冰了。所以，宜居带就是一个环状的带。

但别忘了，恒星并不是一成不变的。就拿我们的太阳来说，虽然它已经算稳定了，但是从它进入主星序（恒星开始稳定进行核聚变反应）开始到现在，光度增加了40%！光度与恒星内部核聚变反应的强度密切相关，光度如果增加了40%，相应的，在这几十亿年间，太阳对应的宜居带也会发生变化。实际来说就是太阳系的宜居带外扩了。结合太阳不断变热的过程，读者脑中可以勾画出这样一个场面：太阳在星系的中间，它始终可以对应一个环状的宜居带，但随着太阳逐渐变亮变热，这个带状的区域也在逐渐外扩。在横跨太阳主星序的40亿年中，所有宜居带的交集，就对应太阳的“可持续宜居带”。也就是说，自从太阳诞生起到太阳逐渐变热的过程中，这个区域始终落在各时期宜居带的范围内。提出这个要求是因为文章开头提到了，高级生命的进化要经历几十亿年，必须给足够长的时间，所以这算得上是一

个严格的要求。以太阳系来说，这个宜居带位于0.95个天文单位到1.15个天文单位之间（1个天文单位是地球和太阳之间的平均距离），宽度为0.2个天文单位，也就是3000万公里。

这个宜居带是描述行星所在位置的。其实对恒星来说，它的行星中如果有一个包含高级生命体，这个恒星所在位置也有一个宜居带的概念。恒星也在围绕星系中心比如银河系中心旋转，那里剧烈的能量爆发事件就很频繁。例如，超新星爆发实际上就是一个质量巨大的恒星灭亡的过程，比太阳质量高出10倍的恒星在一周内释放完所有能量，这种爆炸如果发生在距离地球很近的位置，哪怕有几光年的距离，地球上的生物也都会灭绝。而这些事件在星系中心发生的频率就很高，所以我们要庆幸地球处于银河系的边缘。

除了宜居带，对恒星本身也有要求。从前你也许这么理解：假如中心恒星的质量比较小，那宜居带就离恒星近一点；如果恒星质量非常大，宜居带就离得远一点。其实不是这么简单，因为质量大的恒星在演化过程中光度增加和减弱都很快，所以这颗恒星很快就会油尽灯枯，寿命很短。比如，质量为太阳1.5倍的恒星，假如它和太阳成分大致相同，半径其实只比太阳大了14%，但主星序时间仅有35亿年，而太阳有100亿年。质量为太阳5倍的恒星主星序时间只有2亿年。所以，只有质量比太阳略大的恒星才有可能提供高等生命诞生所需的几十亿年的时间。天文学家根据恒星的表面温度进行分类，它们的代号分别为O、B、A、F、G、K、M，这个顺序也大致对应它们的质量，每一类按温度还有0～9个子类。太阳是G2。所有代号为O、B、A的恒星都存在寿命太短的问题，所以无法产生高等级生命。

那恒星小一点是不是就可以了呢？也不是，因为小到一定程度后，行星的宜居带因为离恒星太近，就会出现潮汐锁定。一旦锁定，这个行星就始终以一面朝向恒星，这一面就是永远高温，另一面就永远低温，没有季

变化，也没有昼夜变化。月球其实就在受地球这样的影响，它总是一个面朝向地球。这时高等级生命只可能生活在高低温的过渡区那么一个狭窄的范围，也大大降低了生命诞生的几率。从排序上，比K5更小的行星都存在这个问题。所以大有大的问题，小有小的毛病，只有中间的G0～G9上存在高等级生命的可能性高一些。幸运的是，2015年7月发现的开普勒452b的恒星和太阳一样都属于G2型，所以它被认为是一个很优质的候选者。到目前为止，由开普勒望远镜发现的处于宜居带的小行星中，其恒星只有1颗属于G型，还有7颗属于K型、4颗属于M型。

除了恒星的影响外，还要考虑卫星的影响。假如地球没有月亮会怎么样？大家都知道地球自转的平面和公转轨道面形成一个黄赤交角。长久以来，这一角度一直维持在22°～24.5°之间，有了它才有了稳定的四季变化。天文学家做过模拟计算，没有月球后黄赤交角将无法维持稳定，变化范围就是0 °～90°了。一旦接近90°，地球就躺倒了，北半球长期对着太阳，南半球长期黑暗。当然，绝大部分行星都有卫星，而且往往不止一颗，但月球之所以能对地球产生这么大影响也是因为月球的质量异乎寻常地大，从太阳系中卫星质量与行星质量的比例看，月球这么大的卫星真是独一份。所以想拥有一个能拉住地球黄赤交角的卫星也不是一件普普通通的事。

除了月球的保护外，木星也为地球提供了庇护，它距离我们不远也不近。木星的质量巨大，所以能够相当有效地清扫太阳系空间中的陨石，把它们都吸到自己身上去了，有些坠入木星体内，有些则永远围绕木星旋转。而且幸运的是，木星与地球的距离并没有近到影响到地球公转轨道的稳定性。假如木星和地球是同一时期诞生的，而且距离很近，那么地球也许根本没机会长到这么大，很多物质都会被木星强大的引力夺走，也许现在地球就和木星附近那些小行星带中的一颗小行星差不多了。

除了这些，我们还要考虑到这个行星上是不是有大气层、这个足够浓密的大气层能不能长期存在、这个星球上有没有磁场。如果没有，生命体就要直接面对恒星风和宇宙射线的威胁。如果把刚刚说到的所有因素全部考虑进去，一个行星要存在高等级生命，可能性实在太低了。

这些元素在刚刚提到的开普勒452b上存在吗？这实在不好说，因为目前我们能确定的只有它处于宜居带内，它的恒星和太阳拥有大致长短的寿命。至于它有没有卫星、那个恒星还有没有其他行星，我们都不知道。我们甚至不知道开普勒452b什么样子。

连样子都不知道怎么就能确认发现了这颗行星呢？天文学家先确定了那颗恒星的属性，再利用标准烛光这种衡量宇宙星体的尺子来确定恒星的距离，距离确定后就可以根据光度来判断恒星的质量了。这颗恒星有没有行星，是通过观察恒星亮度变化来确认的，这种方法叫凌星法。具体来说就是开普勒452b每转一圈就会遮挡住一次恒星的星光，从望远镜中就发现周期性的变暗。通过变暗的程度我们能确定有几颗行星在围绕它旋转，通过变暗的程度我们也能确认它挡住了多少星光，所以这个行星的尺寸也就确定了下来，这就是我们可以得出这颗行星的直径是地球1.6倍的原因。

从恒星变暗的周期和恒星质量，我们就可以知道开普勒452b的公转轨道半径是多少。对于开普勒452b来说，它的质量、表面温度、物质组成、卫星的情况，我们都不清楚，更别提它的大气层有多厚，存在多久了。

有个组织叫寻找地外智慧生命研究所，简称SETI，他们也把在加州北部的射电望远镜阵列对准了开普勒452b的方向，不过目前没有收到什么有价值的信号。SETI的科学家介绍说，从恒星模型判断，开普勒452b的恒星比太阳老15亿年，释放的能量也多，假如开普勒452b是岩石星体的话，可能会发生较强烈的温室效应。

对于生命存在的条件，科学界也是众说纷纭。我刚刚介绍的一种属于稀有地球一派的观点，他们认为地球这种条件的星球太稀有，稀有到只有一万亿分之一的可能。地球起码在银河系里是独苗。另一派就反对这种观点，他们认为高智能生命的存在远没有这么低的概率。就以大气层来说，太阳系除了地球，金星也有大气层，八大行星里有4颗气态的星体、4颗岩石态星体，岩石态星体中已经有50%拥有大气层了，比例一点也不低。另外，他们还质疑磁场对于稳定大气层的作用。比如金星离那么近，那里的太阳风剧烈得多，但金星的大气层并没有被吹散，反而比地球还浓密。

这一派也质疑月球的重要性，他们通过计算得出结果：没有月球，地球的自转将逐渐加快到12小时转一圈，而以这个速度自转时，地球的自转轴就不需要月球来稳定了。木星在这一派的观点中也不是必需的。他们认为木星的巨大引力造成很多柯伊伯带上的小行星脱离原来轨道向内太阳系坠落，这无形中大大增加了地球被击中的概率。

还有一些观点认为：也许存在我们未曾见过的其他类型的生物。比如，地球上的生物是以碳氢氧为基础的，其他星球上是否存在硅砷氮这3元素组成的生物呢？它们对光能的适应性、对宇宙辐射的适应性、对温度的适应性、对引力和压强的适应性或许呈现出与我们完全不同的状态。碳氢氧组成的生物所必需的条件，对硅砷氮生命体来说也许是致命的。我们现在规定的各种高级生命体的生存条件，或许只是我们一厢情愿为生命开出的价码。

总之，我们目前对生命的理解仅限于地球。接触过统计学的人都知道，根据小样本做推理得出的结果大都错得离谱。有时候科学探索的模式好像分形结构，资料匮乏时有相当多的问题没有办法解决。但随着资料丰富起来，问题未必就逐渐消失，相反，往往还有新的问题

在越来越细枝末节的层次上生长出来，站在每个知识点上面对的未知都是相同的。当然，这些不断出现的悬念才是科学探索的魅力。

解读

这篇文章的主脉络是梳理出其他星球存在高级生命的4个必要条件：

1.存在“可持续宜居带”。

2.中心恒星分类在G0～G9之间。

3.有大行星在合适的距离做“挡箭牌”。

4.宜居行星上有大气层和磁场做保护。

其实，我们当前的科技水平只能大致判断第1个和第2个条件，其他条件都难以判断。

外星生命是一个介乎科学和伪科学之间灰色地带的话题。这篇文章的讨论角度聚焦在可验证的科学范围。当然，还有很多是聚焦在伪科学上的，比如二三十年前，我们在书店科普书架上看到的大部分图书和杂志都与UFO、大脚怪、神秘事件、外星人绑架地球人有关，而现在这些书就已经很少见到了，这是我们科学素养提升的标志。

有一个自然而然的转变：一个人的逻辑思维能力越强，科学素养越高，就越会对神秘事件、灾难故事等内容缺少兴趣。这可能与培养出的阅读习惯有关。科学相关的内容往往会有紧密的逻辑联系，其论证过程会给我们带来一种美妙的体验，而神秘故事则只能提供一种浅层次的神经刺激。两者给大脑带来的愉悦感是不能相提并论的。所以，多读科学内容还可以帮助我们塑造审美偏好，甚至形成健康的价值观。