太陽系的生物宜居帶，生命是否起源於超級喜熱微生物？

生物宜居帶

人們經常問：我們地球不僅表面有生命，溫暖的地殼下面和寒冷的冰山頂上也有，地球外也有生命嗎？科學家認為，回答應當是肯定的。他們把地球外有生命的地方叫做「生命居住區」，並且認為生命居住區只能出現在地球型行星和相應的衛星上，例如太陽系的火星、木衛二、木衛三、土衛二和土衛六上。

「宜居帶」一詞最早出現在1959年。1992年美國賓夕法尼亞州的詹姆斯—凱斯汀對它作了詳細的闡述：居住區是恆星周圍的空間區域，區域內的行星表面上要有液態水，這樣的區域只能存在於「太陽型恆星」周圍的行星上。在我們太陽系中，居住區位於金星與火星之間，這裡不太熱，也不太冷，是「黃金軌道」區。比金星近的行星太熱，太乾燥，也不能太遠，像海王星那樣的行星太冷，生命無法生存。

居住區的位置取決於帶行星系統的恆星的大小和溫度，一般位於恆星外面。恆星越熱，居住區的位置越遠，也越寬。居住區也取決於行星大氣，如果某行星周圍存在大量俘獲熱量的溫室氣體，例如二氧化碳，那麼該行星就可以維持在距離恆星較遠的地方。此外，還希望恆星周圍有氣體或塵埃盤，否則就沒有形成行星的「原料」。行星形成後還需有長期穩定的氣候和適當比例的化學成分，還需要有磁場防護來自太空其他星球的致命高能粒子襲擊。對地球大小的行星而言，維持生命或許還需要一個大質量行星作為「引力真空吸塵器」，為地球大小的行星清除前進道路上的障礙，以免發生1994年「蘇梅克一列維著星」撞擊木星那樣的宇宙撞擊事件。

對於生命起源和生存而言，一定要在地質時間尺度上保持連續的可居住性。

由於這個原因，天文學家只選擇低質量的主序星作為具有可居住的行星。這樣的恆星像太陽一樣，所以生命的諾亞方舟應當到「太陽型」恆星周圍去找。現在已經在太陽系外發現了130多顆行星，但遺憾的是，除地球外，目前還沒找到一顆有生命棲肩、的行星。據估計，在銀河系內，周圍擁有行星系統的恆星有100萬·150萬顆，而且這些恆星不是一成不變的，由於演化，恆星會變老。恆星變老，光度會增加，這將推動居住區向外移。

在極端情況下，整個居住區可以移到它的所在地外面，從而導致業已形成居住區的行星上的一切生命都慘遭不幸！好在大部分恆星生命期間，恆星變老對居住區影響不太大，不會影響到居住區的存在，即使在它們內外邊緣隨其光度變化而變化的時候，也不會有多大的改變。

人類的認識是與時倶進的，科學家的思想也是一樣。20世紀下半葉，在宇宙生命研究中取得了一系列發現，這些發現向傳統觀念提出了挑戰，讓科學家對居住區的認識有了飛躍。10年前科學家在被視為生命不能存在的海底發現了微生物，其中有奇異的蟹、蛤和奇異的管蟲，還有細菌移民。這是一些超級喜熱微生物，

生活在海底火山口附近117°C的熱液周圍或熱液中，依靠從火山口噴發出來的鱗狀發光物生活。它們能抗禦極高的壓力和腐蝕性極強的酸，能經受大劑量輻射照射。除了海底存在奇異的有機物外，還在幾米深的溫曖地殼下面和寒冷的冰山頂上，發現了包括超級喜熱微生物在內的多種原始生命。超級喜熱微生物與呼吸氧氣的有機物獲得能量的方式不同，它們不需要有機分子或陽光，而是由臨時代謝作用獲得能量。地球上所有有機物內都存在核糖核酸的細胞分子，每一種核糖核酸都有唯一的化學序列，兩種比較接近的核糖核酸，其核糖核酸序列比較相像。

因此根據大量比較有代表性的有機物，科學家可以做出地球上熟悉的「生命樹」，令人驚訝的是，生命樹的「根」和最低的「枝」都被超級喜熱微生物佔據著。這給科學家一個啟迪：生命可能起源於超級喜熱微生物，在苛刻的生命條件下，生命力頑強的有機體能夠生存。因此在傳統的居住區外面，有液態水的地方也可以支持生命存在；如果一顆巨大行星內有大量內能提供熱量，它就不需要接近太陽，在沒有光照的表面上也能有足夠能量維持生物量。

即使上面一切都具備了，在適當軌道上發現地球大小的行星後，還需要對新世界的居住區進行仔細考慮。因此，在尋找太陽系外新行星的同時，還需要對已經探現到的生命諾亞方舟進行深人研究。有人預計，發現新行星的任務10—25年可以基本結束，而由於太陽系外行星距離遙遠，地面望遠鏡無法看見那裡1米大小的物品，因此第二項任務落到了空間科學家的頭上。空間科學家準備發射大型空間望遠鏡，已列人計劃的有歐洲空間局的「達爾文」（簡稱Darwin）和美國宇航局的「地球型行星發現者」（簡稱T=PF）。

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