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宇宙大爆炸时期或已诞外星生命 人类仅为新居民

http://www.kexue.com 2014-02-10 09:30:31 凤凰科技  发表评论


开普勒-62f的艺术家印象图,前者是位于恒星可居住区的潜在的超级地球

  最新研究表明,对于宇宙生命来说,地球上的众生可能是姗姗来迟者,宇宙大爆炸后1500万年系外行星上就可能已经出现了外星微生物。传统来说,天体生物学家旨在通过寻找恒星可居住区附近的行星而揭开宇宙生命起源之谜。可居住区又被称为宜居带,是指位于距离恒星合适位置的区域,后者使得液态水能够存在——这是生命存在的先决条件。

  然而,即使位于可居住区以外的系外行星在过去也可能能够支持生命的存在,它们被138亿年前创造宇宙的大爆炸残余辐射加热,美国哈佛大学天体物理学家亚伯拉罕-罗伯(Abraham Loeb)这样说道。相比之下,地球上生命出现的最早证据追溯到38亿年前,大约是地球形成后的7亿年。

  “温暖的夏日”

  宇宙大爆炸之后,整个宇宙非常炙热。它充满了极热的等离子体——过度加热的气体,后者逐渐冷却。这些等离子体产生的第一束光被称为宇宙微波背景辐射(CMB),时间大约追溯到宇宙大爆炸之后38.9万年。

  现在宇宙微波背景辐射异常寒冷——温度大约为-270摄氏度。它随着宇宙的膨胀而逐渐冷却,在冷却过程的某个时间点,大约700万年的短暂周期,温度非常适合生命的形成——大约为0至100摄氏度。正是宇宙微波背景辐射的热使得水能够在古代系外行星表面保持液态,罗伯说道。

  “当宇宙只有1500万年历史时,宇宙的微波背景温度相当于地球的夏日,如果多岩石行星在那个时期存在,那么宇宙微波背景将导致行星表面温和,即使该行星并不位于恒星的可居住区。”

  但问题在于,行星,尤其是多岩石行星,在那么早的时期是否已经形成。根据标准的宇宙模型,第一批恒星形成于宇宙大爆炸后几千万年,主要利用的是氢和氦,当时还没有任何重元素存在——这是行星形成的必需。

  罗伯表示在早期宇宙, 具有非常密集物质的罕见“岛屿”可能已经存在,且巨大短暂的恒星可能比预想的更早存在。这些恒星的爆炸向宇宙播种了重元素,第一批多岩石行星继而产生。

  第一批行星可能沐浴在温暖的宇宙微波背景辐射里,因此,罗伯辩解称这可能使它们表面存在液态水长达几百万年。罗伯表示测试这一理论的最好方式便是寻找银河系内恒星附近几乎不存在重元素的行星。这类恒星可以与初期宇宙里早期行星附近的恒星相比拟。

  是否恒定?


“可居住区”的艺术家演示图

  基于他的发现,罗伯还挑战了宇宙学里名为人择原理的概念。这一概念试图解释基本参数的价值,它认为如果这些参数与现在的不同,那么人类可能无法存在宇宙里。因此虽然在更大的“多元宇宙”里存在很多区域,这些区域里的参数值各不相同,智能生命仍可能只存在类似我们宇宙的宇宙里,它们的参数精致的调节以适合生命存在。

  例如阿尔伯特-爱因斯坦(Albert Einstein)在他的引力理论里曾确定了一个名为宇宙常数的基本参数。现在这个常数被认为解释了宇宙为何加速膨胀。这个也被称为暗能量的常数可以被解释为真空的能量密度,是我们宇宙的基本常数之一。人择原理认为在多重宇宙的不同区域里,这个常数可能有不同的值——但我们的宇宙恰好具有合适的宇宙常数值使得人类能够存在并能够观测周围的宇宙。

  罗伯对此并不表示赞同。他认为即使宇宙常数是现在观测到的值的一百万倍,生命仍可能出现在早期宇宙里,同时补充称“人择原理在解释观测到的宇宙常数值方面存在问题。”

  美国普林斯顿大学的天体物理学教授艾德文-特纳(Edwin Turner)认为这项研究“非常具有原创性,令人兴奋发人深省。” 美国麻省理工学院主要研究地外行星的物理学副教授约书亚- 韦恩(Joshua Winn)对此表示赞同。两人都未参与这项最新研究。

  “在我们的领域,采用‘潜在可居住’行星的定义,也即具有固体表面和合适的表面温度以适合液态水存在,似乎已经变成一项传统,” 韦恩说道。“很多文章都精确描述了我们能够在什么样的条件下找到这类行星——它们的内部组成成分,大气层和恒星辐射场。如果这种环境条件是非常重要的指标,那么还有另外一种方式能够帮助寻找它们的存在,那便是利用宇宙微波背景辐射。”

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