科学家找外星生命,第一反应是找“像地球”的星球。但地球未必是生命繁衍的最优解。科学记者娜塔莉·沃尔乔伯(Natalie Wolchover)采访多位研究者后,把这个反直觉的问题摆上了台面:有没有比地球更适合生命长期繁荣的行星?

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早在2014年,韦伯州立大学的约翰·阿姆斯特朗(John Armstrong)与天文学家鲁内·海勒(René Heller)就把这个假说写成了论文。他们提出的概念叫“超宜居行星”——指能让比地球更多样的生命长期繁荣的星球。注意,这跟“人类住得更舒服”不是一回事。

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研究者设想的超宜居行星,是一颗直径比地球大20%~30%、质量约为地球2倍的岩石行星,并且要在“宜居带”内绕恒星运行——那是地表能存在液态水的区域。

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海勒等人的解释是:比地球稍大的岩石行星更容易保住厚厚的大气层。这层大气能缓和昼夜温差,也有助于把水铺展到地表更大范围。地表面积更大,生物可栖息的地方自然更多。

陆地怎么分布也有讲究。海勒团队指出,巨大的大陆容易在内陆、远离海洋的地方形成广袤沙漠;反过来,如果陆地像群岛一样被切成小块,就能孕育出多样的栖息环境。地球上的浅海比深海生物多样性更高,所以相比被深洋覆盖的星球,浅海广布的星球更利于生命繁荣。

恒星的选择同样关键。绕一颗寿命长、亮度变化平缓的恒星运行,生命才有足够时间慢慢进化。NASA的数据显示,太阳稳定发光的时间约100亿年;而比太阳更小、温度更低的“K型矮星”,这个数字是150亿~450亿年。K型矮星亮度变化比太阳更缓,宜居带的位置移动也慢,行星维持宜居环境的时间可能更长。

那更小、寿命更长的“M型矮星”呢?NASA指出,绕M型矮星的行星会暴露在强辐射下。因为M型矮星的宜居带紧贴恒星,一旦恒星活动剧烈,行星可能被强X射线和紫外线剥掉大气。相比之下,K型矮星活动没那么剧烈,抵达行星的有害辐射也更少。

正因如此,天体生物学家伊娃·维洛维奇(Iva Vilović)等人把绕K型矮星的行星列为寻找“超宜居星球”的重点目标。为了验证K型矮星的光是否适合光合作用,他们在实验室分别复现了K型矮星光和太阳光,培育植物家独行菜和一种进行光合作用的蓝细菌,比较两者的生长与光合效率。

维洛维奇团队2024年发表的论文给出了结果:在K型矮星光下培育的家独行菜,生长程度和光合效率与太阳光下相当;而蓝细菌在K型矮星光下比在太阳光下繁殖得更好,光合效率也更高。

需要说清楚的是,海勒等人做的是理论层面的条件推演,维洛维奇等人验证的是实验室里生物的培育情况。地球之外是否真的存在比地球更繁荣的生命世界,这些研究还没有给出答案。