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      1. 【地理拓展】為什么小王子的那顆星球,是不適宜居住的?地球上空的人造衛(wèi)星究竟能多到什么地步?

        更新時(shí)間:2022-09-27 10:33:06作者:智慧百科

        【地理拓展】為什么小王子的那顆星球,是不適宜居住的?地球上空的人造衛(wèi)星究竟能多到什么地步?

        在圣??颂K佩里的經(jīng)典中篇小說(shuō)《小王子》中,小王子居住在一顆只有房子大小的微小行星之上。在這顆小小星球上,他在一天中的任何時(shí)候,只要稍微的移動(dòng)椅子就能看見(jiàn)日落。


        當(dāng)然,在現(xiàn)實(shí)生活中,如此小的天體是無(wú)法支撐生命的,因?yàn)樗鼈儧](méi)有足夠的引力來(lái)維持大氣層。但單從宜居性的角度來(lái)看,多小才算是太小了呢?


        小王子的故鄉(xiāng) / Wikimedia commons

        在一篇新論文中,哈佛大學(xué)的研究人員描述了一種可以長(zhǎng)時(shí)間維持表面液態(tài)水存在的新的、更小的行星尺寸限制,從而擴(kuò)大了引力低微的小型行星的宜居帶范圍。這項(xiàng)研究擴(kuò)大了在宇宙中搜索生命的范圍,并揭示了小型行星上重要的大氣演化過(guò)程。

        論文的第一作者Constantin Arnscheidt說(shuō):“當(dāng)人們?cè)诳紤]宜居帶的內(nèi)外邊緣時(shí),他們傾向于只從空間上考慮,也就是這顆行星離恒星有多近。但實(shí)際上,影響宜居性的還有很多其他變量,例如質(zhì)量。而以行星的大小來(lái)為宜居性設(shè)定一個(gè)更低的界限,可以為正在進(jìn)行的尋找宜居的系外行星和系外衛(wèi)星工作帶來(lái)重要的限制?!?/p>

        一般來(lái)說(shuō),如果一個(gè)行星表面上的液態(tài)水能夠維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間(保守地說(shuō)大約10億年),從而使生命得以進(jìn)化,那么這顆行星就可以被認(rèn)為是宜居的。天文學(xué)家會(huì)在特定類(lèi)型恒星的特定距離范圍內(nèi)尋找這些宜居行星,這種特定類(lèi)型的恒星比我們的太陽(yáng)更小、更冷、質(zhì)量更低,它們所擁有的宜居帶比那些更大、更熱的恒星更近。

        一顆恒星的宜居帶的內(nèi)緣是由一顆行星可以離這顆恒星的最近距離決定的,在這個(gè)距離上,這顆行星上的地表水不會(huì)因?yàn)闇厥倚?yīng)而全部蒸發(fā)。但是,正如Arnscheidt等人所示的那樣,這個(gè)定義并不適用于小的、低引力的行星。當(dāng)一顆行星的大氣所吸收的熱量多于它可以輻射回太空的熱量時(shí),就會(huì)阻止這顆行星降溫,從而導(dǎo)致失控的溫室效應(yīng)發(fā)生。最終導(dǎo)致無(wú)法阻擋的變暖,直到它的海洋也變成了大氣中的蒸汽。

        然而,當(dāng)行星變小時(shí),一些重要的事情發(fā)生了:隨著行星變暖,大氣層會(huì)向外膨脹,相對(duì)于行星的大小變得越來(lái)越大。這些大的大氣層增加了熱量的吸收與輻射,使星球能更好地維持在一個(gè)穩(wěn)定的溫度上。研究人員發(fā)現(xiàn),大氣膨脹可以防止低引力行星出現(xiàn)失控的溫室效應(yīng)現(xiàn)象,使它們?cè)陔x恒星更近的軌道運(yùn)行時(shí)仍能維持星球表面的液態(tài)水。

        然而當(dāng)行星太小時(shí),它們就會(huì)完全失去大氣層,使得星球上的液態(tài)水要么凍結(jié)要么蒸發(fā)。研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)于行星來(lái)說(shuō),存在一個(gè)適合居住的臨界尺寸,小于這個(gè)臨界尺寸的行星就永遠(yuǎn)不可能宜居,這意味著宜居帶不僅在空間上存在邊界,而且在行星的大小上也存在邊界。

        他們發(fā)現(xiàn)這個(gè)臨界大小約為地球質(zhì)量的2.7%。如果一個(gè)天體的質(zhì)量小于地球的2.7%,那么它的大氣層會(huì)在它還沒(méi)有機(jī)會(huì)形成表面液態(tài)水的時(shí)候就已經(jīng)失控了,就像現(xiàn)在太陽(yáng)系中的彗星一樣。以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)拿來(lái)看,月球的質(zhì)量為地球質(zhì)量的1.2%,水星為地球質(zhì)量的5.53%。


        研究人員還能夠估算出繞某些特定恒星旋轉(zhuǎn)的小型行星的宜居帶。他們對(duì)兩種不同類(lèi)型的恒星進(jìn)行了兩種場(chǎng)景建模:一種是G-型星,例如我們的太陽(yáng)就是;另一種是M-型星,比如以獅子座的一顆紅矮星為模型。


        除此之外,研究人員還解開(kāi)了存在于我們太陽(yáng)系中的另一個(gè)長(zhǎng)期謎團(tuán)。一直以來(lái),天文學(xué)家都想知道如果太陽(yáng)輻射增加,木星的那些冰質(zhì)衛(wèi)星木衛(wèi)二(Europa)、木衛(wèi)三(Ganymede)和木衛(wèi)四(Callisto)是否適合居住。根據(jù)這項(xiàng)新的研究,我們確認(rèn)了這些衛(wèi)星都太小了,即使它們離太陽(yáng)更近,也無(wú)法維持表面的液態(tài)水。


        這項(xiàng)研究的資深作者Robin Wordsworth說(shuō):“在尋找生命的過(guò)程中,低質(zhì)量的水世界是一種令人向往的可能性。這篇論文表明,與類(lèi)地行星相比,它們的行為可能會(huì)有多不同。一旦可以對(duì)這類(lèi)天體進(jìn)行觀(guān)測(cè),那么在這些天體上直接驗(yàn)證我們的預(yù)測(cè)將會(huì)是極度令人興奮的事。”


        小編導(dǎo)讀

        我們生活在這個(gè)藍(lán)色的星球上,從出生后的每一刻我們都在與他親密接觸,但其實(shí)你對(duì)這個(gè)可愛(ài)的藍(lán)色星球,真的了解甚少呢!

        1. 首先來(lái)看看地球,看起來(lái)不錯(cuò)喲,地球~


        2. 圖中圈圈里頭的人口,比其他地區(qū)的所有總和都還要多。


        3. 以整個(gè)地球史來(lái)看,曾活過(guò)的人類(lèi)高達(dá)1150億人,其中包括現(xiàn)存的70億人口,你也是其中的一員。


        上圖每一個(gè)點(diǎn)就是1000萬(wàn)人,每年有1.4億人誕生,現(xiàn)在有70億人口;每年有5700萬(wàn)人死亡,估計(jì)曾有1080億人在地球生活過(guò),然后死去。

        4. 每一天,地球都有人飛來(lái)又飛去,就像下圖這樣:


        5. 這是南極州,比美國(guó)還要大呢!


        還有,非洲比你想像的還要大多了,看看一些國(guó)家塞進(jìn)來(lái)的樣子…


        把美國(guó)、西班牙、比利時(shí)、荷蘭、法國(guó)、德國(guó)、義大利、瑞士、東歐、印度、中國(guó)的一部分、英國(guó)、日本…全都放進(jìn)去。

        6. 如果地球沒(méi)有水的話(huà),就會(huì)變成這樣…


        7. 你知道太平洋其實(shí)比起想像的還要大嗎?


        8. 這是馬里亞納海溝 (Mariana Trench) 的深度,難怪還有這么多人類(lèi)尚未探索到的海底生物。


        可以深到10972公尺…或更多。

        9. 我們都知道有很多人造衛(wèi)星,但是你知道有這么多嗎?


        10. 把美國(guó)放到月球的話(huà),大小比例是這樣…


        11. 地球到月球的距離貌似很短,但是已經(jīng)可以塞下太陽(yáng)系的所有星球了。


        有384,400公里那么遠(yuǎn)喔~

        12. 若把火星上頭的奧林帕斯山 (Olympus Mons) 拿來(lái)跟地球的高山來(lái)比較的話(huà)…地球的好像就是小兒科啊…


        奧林帕斯山有27公里高,幾乎是圣母峰的3倍高,也比毛納基火山 (從水底山腳計(jì)算) 的2倍還要高。奧林帕斯山已經(jīng)高聳進(jìn)火星的大氣層了。它的基底有550公里那么寬廣,意思也就是,如果你站在破火山口來(lái)看的話(huà),它的山腳會(huì)一路綿延超過(guò)地平線(xiàn)。

        13. 而這座巨型火山,大概也跟一個(gè)法國(guó)差不多大。


        14. 木星的體積也不小,只是距離我們太遠(yuǎn)了。但如果木星距離我們就跟月球一樣近的話(huà),我們會(huì)看到…


        心臟根本就不夠用??!仰望天空時(shí)太驚悚了吧!譚老師地理工作室綜合整理

        15. 左是木星衛(wèi)星「木衛(wèi)二」(Europa) 上頭的水量,右則是地球上的水量。


        什么!地球的水比想像中的還要少這么多呀!

        16. 每一天,都是木星讓隕石的軌跡遠(yuǎn)離地球的。


        雖然不知道你聽(tīng)不聽(tīng)得到,但謝謝你,木星。(對(duì)天吶喊~)

        17. 我們都知道宇宙里頭有許多彗星,但你可能對(duì)它們的大小沒(méi)有什么概念。好吧,如果拿洛杉磯 (LA) 跟彗星比較的話(huà)…


        18. 我們的太陽(yáng)系也是不斷地移動(dòng),我們現(xiàn)在跟2.25億年前的地球是在同一個(gè)位置,當(dāng)時(shí)恐龍都還活著。


        我們的太陽(yáng)系會(huì)花上2.25億年繞行銀河系,上一次地球在同一個(gè)位置的時(shí)候,恐龍都還存在著。

        19. 仰望天空,我們都覺(jué)得其他的星星很小,但若從土星的環(huán)后方來(lái)看的話(huà),地球也相當(dāng)渺小。


        20. 事實(shí)上,你眼睛所能看見(jiàn)、人類(lèi)所知道的,其實(shí)都只有在這小小的圈圈里頭。


        21. 而在銀河系當(dāng)中,所有人類(lèi)向宇宙廣播可以觸及的范圍,就只有那藍(lán)色的小點(diǎn)點(diǎn)那么多。難怪我們一直都沒(méi)有找到其他高智能的生命…


        22. 而這是我們每年在銀河系當(dāng)中所發(fā)現(xiàn)的星球數(shù)量:


        23. 銀河系貌似很大,但我們?cè)賮?lái)比較一下…


        (左到右) 銀河系、仙女座星系 (Andromeda)、室女A星系 (m87)、IC-1011星系。

        24. 看完之后,你可能跟我一樣覺(jué)得自己相當(dāng)渺小,但別忘了,每天有上兆的細(xì)胞在你的體內(nèi)運(yùn)行著。以下是白血球正在攻擊寄生蟲(chóng)的樣子:


        25. 在細(xì)分一些,這些東西都是由分子組成的,而這是其中的一個(gè):


        最后也忘了,你體內(nèi)是有7,000,000,000,000,000,000,000,000,000 個(gè)原子的,這就是你!

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