沙漠行星真實(shí)生存報(bào)告：比《沙丘》香料還稀缺的是…水！

美國(guó)航天局提到，像‘沙丘’和‘星球大戰(zhàn)’這樣的沙漠行星是不太可能存在生命的

“即使一顆行星位于宜居帶上，但它的儲(chǔ)水量很少，那它也會(huì)變成一顆不宜居的星球”

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開普勒-16雙星系統(tǒng)就像盧克的家鄉(xiāng)塔圖因一樣創(chuàng)造了雙重日落。（圖源：①美國(guó)航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/加州理工學(xué)院/T.派爾）

眾所周知，科幻小說作家喜歡把他們想象中的外星生命形式的起源設(shè)定在理論上的沙漠星球。這些干旱的星球在《沙丘》（Dune）和《星球大戰(zhàn)》（Star Wars）等大片在大銀幕上占據(jù)了主導(dǎo)地位，沙丘以其潛藏在地表下的致命沙蟲為背景而聞名。然而，不幸的是，根據(jù)美國(guó)航天局最近的研究，希望在沙漠世界有生命跡象的粉絲們可能要失望了。

不毛之地阿拉基斯（小說《沙丘》中的地名）的干旱景觀，是故事“沙丘”發(fā)展的中心地帶，在沙漠中住滿了成千上萬(wàn)的致命的沙蟲。然而即使是在宜居帶上的沙漠星球，科學(xué)家們也只發(fā)現(xiàn)了極少的生物存活，因?yàn)檫@些星球上要么太冷要么太熱而無法儲(chǔ)存液態(tài)水，那么生物就不太可能存活。

根據(jù)科學(xué)家們?cè)诿绹?guó)地球物理聯(lián)合在2024年年會(huì)上公布的他們的初步研究結(jié)果（一篇尚未發(fā)表的關(guān)于宇航員結(jié)論的同行評(píng)議論文），他們提到這些行星以劇烈的方式失去了大部分水。

美國(guó)航天局宜居世界天文臺(tái)項(xiàng)目的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)他們的目標(biāo)旨在尋找遙遠(yuǎn)太陽(yáng)系中有外星生命存在的信號(hào)，而一顆星球要被認(rèn)定為宜居星球，最傳統(tǒng)的條件就是他的表面必須要有水的存在，但是也有一些你可能想不到的理由。例如，這個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水在阻止星球的溫度波動(dòng)中起到了重要作用。在地球上的生命基本都需要一個(gè)幾乎穩(wěn)定的溫度才能存活，所以如果其他地方也存在生命應(yīng)該也和我們的情況差不多。

華盛頓大學(xué)的博士生哈斯凱爾·特里格-懷特·賈內(nèi)拉使用計(jì)算機(jī)分析追蹤了這些沙漠星球的進(jìn)化歷程后在這次談話中講到，“這些干旱、干燥的行星在整個(gè)宇宙中是很常見的，它們的海洋比地球少得多，我們發(fā)現(xiàn)想要保持一個(gè)穩(wěn)定的氣候就需要一定數(shù)量的水，即使這顆星球在宜居帶上，如果水資源太少，他也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰司拥牡胤??！?/p>

水資源難題

研究團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，像地球這樣擁有大量水的行星在氣候方面往往能保持穩(wěn)定大約45億年?？茖W(xué)家們提出，擁有少量水的星球最終會(huì)失去這些水，并且氣候變得不穩(wěn)定。他們解釋道星球表面水覆蓋低于表面10%的星球是特別高風(fēng)險(xiǎn)的。

大多數(shù)高溫但是表面有水的星球，通常有雨云來幫助調(diào)節(jié)大氣層中的二氧化碳，從而使其冷卻?？茖W(xué)家認(rèn)為失去一定數(shù)量的水，可以降低碳循環(huán)的分解，硅酸鹽的風(fēng)化作用阻止了大氣中二氧化碳的移除，地球經(jīng)歷過失控的氣候變化，同樣的過程被科學(xué)家認(rèn)為也發(fā)生在金星上，金星可能曾經(jīng)是適合居住的星球。

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科學(xué)家認(rèn)為，隨著太陽(yáng)活動(dòng)的加劇，金星的海洋蒸發(fā)了，蒸發(fā)的水作為一種強(qiáng)大的溫室氣體，使金星氣候變暖。如果其他可能適合居住的沙漠世界像金星一樣失去了水，那么這些行星上就不太可能有生命存活下來。例如，《星球大戰(zhàn)》中的爪哇人和塔斯肯突襲者就無法在沙土覆蓋的塔圖因星球上進(jìn)化（除非他們?cè)谒D因星球已經(jīng)變成沙漠世界之后到達(dá)，然后想出如何適應(yīng)）

然而，重申一下，我們對(duì)外星生命的預(yù)測(cè)是基于我們對(duì)地球進(jìn)化的理解，我們?nèi)匀徊荒芡耆斫庑行亲兊酶裆衬倪^程?；鹦堑摹熬G色隕石坑”周圍有沙丘，但它實(shí)際上不是一個(gè)沙質(zhì)行星，例如，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六覆蓋著由有機(jī)物組成的深色沙子。美國(guó)宇航局希望通過計(jì)劃于2028年進(jìn)行的“蜻蜓”任務(wù)來了解更多關(guān)于后者的信息，但到目前為止，它的復(fù)雜性仍然是個(gè)謎。

沙丘的科學(xué)

我們?cè)凇渡城稹分械弥?，阿拉基斯在距離地球大約310光年的地方圍繞著一顆名叫Canopus（船底座α星）的短壽命的恒星運(yùn)行。像Canopus（船底座α星）這樣明亮的巨星通常只持續(xù)幾億年就會(huì)燃燒殆盡，而在地球上的生命需要大約8億年的時(shí)間才進(jìn)化出來，因此在Canopus（船底座α星）周圍進(jìn)化出生命的可能性不大。

深入小說，我們知道了沙蟲（輕微劇透警告）是作為浮游生物引入的入侵物種，后來進(jìn)化成了主角們口中的沙鱒，最終導(dǎo)致了生物圈的崩潰。當(dāng)他們成為完全體的沙蟲時(shí)，它們會(huì)把地面上的水困在地下，把阿拉基斯的表面變成沙漠，創(chuàng)造出“香料混合物”，使這一故事中的太空旅行成為可能。

在《沙丘的科學(xué)》（The Science of Dune）一書中，展示了生命如何在像阿拉基斯這樣的星球上生存和進(jìn)化的科學(xué)，行星物理學(xué)家凱文·格拉齊爾推測(cè)，沙鱒魚本身不會(huì)產(chǎn)生這種香料混合物，這種香料混合物是由地下深處的一種真菌產(chǎn)生的——他們維持著一種共生關(guān)系，就像切葉蟻培育真菌作為食物一樣。他認(rèn)為，這也可以解釋混合香料的致幻特性。

從弗蘭克·赫伯特系列的第三部小說《沙丘的孩子》中，人們了解到沙蟲不是本地的，而是從另一個(gè)星球帶到阿拉基斯的——雖然沒有說明這是意外還是故意的。如果地球環(huán)境化的過程類似于可觀測(cè)的系外行星失去水分時(shí)發(fā)生的情況，那么美國(guó)宇航局的研究表明，沒有生物會(huì)存活下來——但由于我們對(duì)沙蟲的起源知之甚少，比如它們是自然產(chǎn)生的還是基因工程的都是無法確定的。

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然而，喬治·盧卡斯卻沒有這樣的借口，因?yàn)樗D因是盧克·天行者的沙漠家園，也是該系列的主要地點(diǎn)。這顆行星是當(dāng)?shù)鼐用竦募覉@，如大腹鼠、班塔、薩拉克和克拉特龍，這些生物可能無法在美國(guó)宇航局發(fā)現(xiàn)的沙漠化過程中幸存下來。

懷特-賈內(nèi)拉說：“總之，（這些類型的）科幻小說世界可能不是真實(shí)的。所以我對(duì)那些粉絲們感到抱歉。”

①NASA/JPL-Caltech/T. Pyle 是多個(gè)科研項(xiàng)目中常見的署名組合，通常代表美國(guó)宇航局（NASA）、其下屬的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Laboratory, JPL）、加州理工學(xué)院（Caltech）以及科學(xué)家或圖像處理專家 T. Pyle 的合作成果。T. Pyle 作為科學(xué)可視化領(lǐng)域的專家，參與了多個(gè)項(xiàng)目的圖像渲染與設(shè)計(jì)，例如：系外行星探索：為開普勒太空望遠(yuǎn)鏡（Kepler）等任務(wù)制作系外行星系統(tǒng)的藝術(shù)概念圖，幫助公眾直觀理解遙遠(yuǎn)天體的特征。天文圖像處理：使用軟件（如After Effects）處理望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，生成高分辨率的天體圖像，例如銀河系、星云等?？破諅鞑ィ浩渥髌繁粡V泛用于NASA官方新聞稿、科普文章及紀(jì)錄片，提升公眾對(duì)太空探索的興趣

BY:Tom Brown

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