沙漠行星真實生存報告：比《沙丘》香料還稀缺的是…水！

美國航天局提到，像‘沙丘’和‘星球大戰’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，但它的儲水量很少，那它也會變成一顆不宜居的星球”

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開普勒-16雙星系統就像盧克的家鄉塔圖因一樣創造了雙重日落。（圖源：①美國航天局噴氣推進實驗室/加州理工學院/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》（Star Wars）等大片在大銀幕上占據了主導地位，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，根據美國航天局最近的研究，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”發展的中心地帶，在沙漠中住滿了成千上萬的致命的沙蟲。然而即使是在宜居帶上的沙漠星球，科學家們也只發現了極少的生物存活，因為這些星球上要么太冷要么太熱而無法儲存液態水，那么生物就不太可能存活。

根據科學家們在美國地球物理聯合在2024年年會上公布的他們的初步研究結果（一篇尚未發表的關于宇航員結論的同行評議論文），他們提到這些行星以劇烈的方式失去了大部分水。

美國航天局宜居世界天文臺項目的科學家團隊他們的目標旨在尋找遙遠太陽系中有外星生命存在的信號，而一顆星球要被認定為宜居星球，最傳統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，這個團隊發現水在阻止星球的溫度波動中起到了重要作用。在地球上的生命基本都需要一個幾乎穩定的溫度才能存活，所以如果其他地方也存在生命應該也和我們的情況差不多。

華盛頓大學的博士生哈斯凱爾·特里格-懷特·賈內拉使用計算機分析追蹤了這些沙漠星球的進化歷程后在這次談話中講到，“這些干旱、干燥的行星在整個宇宙中是很常見的，它們的海洋比地球少得多，我們發現想要保持一個穩定的氣候就需要一定數量的水，即使這顆星球在宜居帶上，如果水資源太少，他也會轉變為不宜居的地方。”

水資源難題

研究團隊得出結論，像地球這樣擁有大量水的行星在氣候方面往往能保持穩定大約45億年。科學家們提出，擁有少量水的星球最終會失去這些水，并且氣候變得不穩定。他們解釋道星球表面水覆蓋低于表面10%的星球是特別高風險的。

大多數高溫但是表面有水的星球，通常有雨云來幫助調節大氣層中的二氧化碳，從而使其冷卻。科學家認為失去一定數量的水，可以降低碳循環的分解，硅酸鹽的風化作用阻止了大氣中二氧化碳的移除，地球經歷過失控的氣候變化，同樣的過程被科學家認為也發生在金星上，金星可能曾經是適合居住的星球。

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科學家認為，隨著太陽活動的加劇，金星的海洋蒸發了，蒸發的水作為一種強大的溫室氣體，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》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化（除非他們在塔圖因星球已經變成沙漠世界之后到達，然后想出如何適應）

然而，重申一下，我們對外星生命的預測是基于我們對地球進化的理解，我們仍然不能完全理解行星變得更像沙漠的過程。火星的“綠色隕石坑”周圍有沙丘，但它實際上不是一個沙質行星，例如，土星的衛星土衛六覆蓋著由有機物組成的深色沙子。美國宇航局希望通過計劃于2028年進行的“蜻蜓”任務來了解更多關于后者的信息，但到目前為止，它的復雜性仍然是個謎。

沙丘的科學

我們在《沙丘》中得知，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）的短壽命的恒星運行。像Canopus（船底座α星）這樣明亮的巨星通常只持續幾億年就會燃燒殆盡，而在地球上的生命需要大約8億年的時間才進化出來，因此在Canopus（船底座α星）周圍進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，后來進化成了主角們口中的沙鱒，最終導致了生物圈的崩潰。當他們成為完全體的沙蟲時，它們會把地面上的水困在地下，把阿拉基斯的表面變成沙漠，創造出“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》（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化的科學，行星物理學家凱文·格拉齊爾推測，沙鱒魚本身不會產生這種香料混合物，這種香料混合物是由地下深處的一種真菌產生的——他們維持著一種共生關系，就像切葉蟻培育真菌作為食物一樣。他認為，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。如果地球環境化的過程類似于可觀測的系外行星失去水分時發生的情況，那么美國宇航局的研究表明，沒有生物會存活下來——但由于我們對沙蟲的起源知之甚少，比如它們是自然產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，因為塔圖因是盧克·天行者的沙漠家園，也是該系列的主要地點。這顆行星是當地居民的家園，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宇航局發現的沙漠化過程中幸存下來。

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

①NASA/JPL-Caltech/T. Pyle 是多個科研項目中常見的署名組合，通常代表美國宇航局（NASA）、其下屬的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory, JPL）、加州理工學院（Caltech）以及科學家或圖像處理專家 T. Pyle 的合作成果。T. Pyle 作為科學可視化領域的專家，參與了多個項目的圖像渲染與設計，例如：系外行星探索：為開普勒太空望遠鏡（Kepler）等任務制作系外行星系統的藝術概念圖，幫助公眾直觀理解遙遠天體的特征。天文圖像處理：使用軟件（如After Effects）處理望遠鏡數據，生成高分辨率的天體圖像，例如銀河系、星云等。科普傳播：其作品被廣泛用于NASA官方新聞稿、科普文章及紀錄片，提升公眾對太空探索的興趣

BY:Tom Brown

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