行星畅想曲——拥有生态圈的天体有多少种可能

行星畅想曲——拥有生态圈的天体有多少种可能

一、单一恒星下的情况：

（一）先拿地球说事儿：

1．一个地球，带N个月亮，如果N为1的话就是现实情况。
2．一个地球，带一个超大号的有生态圈的“月亮”，两个地球相互环绕，跳着交际舞的双行星结构。
3．一个地球，被撞倒了，像天王星那样躺着自转和公转。
4．一个地球，离恒星太近，自转被锁定了，永远一面向着太阳，冰火两重天。
5．一个地球，地表全部或大部都是陆地，比较干旱，生态圈很脆弱。
6．一个地球，地表全部或大部都是海洋（比如只有几个岛），日日挂台风夜夜下暴雨。
7．一个地球，质量较小，重力很低，大气稀薄，磁场较弱，相对寒冷，生态圈极其脆弱，甚至在崩溃边缘，也就比真实的火星强点。
8．一个地球，质量较大，重力较高，大气稠密，磁场较强，相对暖和，生态圈比较稳定，唯一不便之处是站着很累。

（二）再拿宜居带说事儿：

1．一个地球，在宜居带的中央，别看别人，就是地球你！
2．一个地球，在宜居带的内边缘，相对热一点，假如金星不杯具。
3．一个地球，在宜居带的外边缘，相对冷一点，假如火星大一点。
4．宜居带的内边缘和中央各有一个地球，人品好的金星+地球。
5．宜居带的外边缘和中央各有一个地球，增肥的火星+地球。
6．宜居带的内边缘和外边缘各有一个地球，人品好的金星+增肥的火星。
7．宜居带的内边缘、中央、外边缘各有一个地球，人品好的金星+地球+增肥的火星桃园三结义。
8．宜居带里挤了三个以上的类地行星，还都带生态圈……

（三）最后拿类木行星说事儿：

1．类木行星稠密的大气海洋中存在一个独特的生态圈。（《乡村教师》中被清理的那个）
2．类木行星带一个有生态圈的大卫星，潘多拉：“阿嚏！”泰洛：“长命百岁。”
3．类木行星带两个及两个以上有生态圈的大卫星。

（理论上，类木行星质量越高，可以携带的卫星就越多，出现大卫星的几率也就越高。目前木星有四个大卫星，土星有两个大卫星，比如土卫六泰坦就相当大了。如果他们处于宜居带，很难说会不会发展出生态圈来。）


二、双星系统下的情况：

（一）疏离型双星系统：
其中的一个恒星或两个恒星同时，基本上都可以包含上述第一大类的各种情况。

（二）密近型双星系统：
这个恐怕只能在稍微远一点并且基本没出宜居带的地方，包含上述类木行星的各种情况。


三、双双星的情况：（两对双星在远距离上组成一个更大的双星系统，比如天琴座ε）
基本上，上述的第一大类和第二大类的各种情况都可以包含，所以肯定也最欢乐……


【需要说明的是，上述所有的可能都是可以相互嵌套的，只要避免逻辑抵触就行，这就进一步增加了可能性的数量】


------有请感兴趣的各位斧正及补充。

对于宜居行星的分布问题，我的想法可能没有科幻小说里的那么乐观。 地球可能出现的概率为10亿分之一。

即便拥有几乎和地球环境一样的星球，出现智能文明的概率仍然只有万分之一。 银河系里面出现类似人类文明的物种不会超过5个，甚至只有一个。

密近双星里行星系统很不稳定啊.

回复 3# cosmosEX


    密近双星的远轨道行星比较稳定。

额…………………………………………

回复 3# cosmosEX


    可以有那种以较大的轨道半长径绕着两恒星质心运行的情况,不过目前发现的这类行星都是绕着致密星+红矮星或者双致密星组合...

没细看，但楼主设定的大部分情况都很难。在地球这种情形，也许我们的情况就是唯一的特例。要说明的是：

1、真正最合适的宜居带就在类太阳恒星旁，红矮星旁的和其他恒星旁边的，都存在严重的不足

2、在1的条件下，地球或超级地球是最好的选择，而且形成我们太阳系的概率是极其小的。具体内容参考 http://www.skyandtelescope.com/c ... blog/105108519.html
译文 http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-3941-1.htm

3、其实我倒是认为，生命不一定要在宜居带中形成，可能在木卫二海洋中存在呢；也可能在液氨的海洋中形成。

噢 学习了...

回复 7# gohomeman1


    没有大量能量和大规模物质交换的地方即便有生命，也是极其低等的。

这个列表基本是以类似地球的生态圈为讨论基础。

如果是其他类型的生态圈，高温的硅基，低温的甲烷基，液氨为介质之类的，
乃至于变形金刚型的，甚至纯能量型的，都不在讨论之列。

回复 9# sonic5188

现在很麻烦的一点是：按开普勒的探测，存在大量的类地行星，说不定有好几亿颗；宇宙中芳香烃分子也大量存在。但我们确实没看见银河系有任何智能化的迹象。

逐条分析下吧,按地球生命为背景
1．一个地球，带N个月亮，如果N为1的话就是现实情况。
这个不用说了,如果类地行星适合生存的话,卫星数目影响应该不大
2．一个地球，带一个超大号的有生态圈的“月亮”，两个地球相互环绕，跳着交际舞的双行星结构。
离主恒星不远的宜居带,能产生这种双行星么,很快会解体吧
3．一个地球，被撞倒了，像天王星那样躺着自转和公转。
气候变化太激烈,也许会有低等生物存在
4．一个地球，离恒星太近，自转被锁定了，永远一面向着太阳，冰火两重天。
除非拥有浓密大气使全球温度平均化,否则很难产生生命
5．一个地球，地表全部或大部都是陆地，比较干旱，生态圈很脆弱。
水太少啊,只能存在最低等的生命
6．一个地球，地表全部或大部都是海洋（比如只有几个岛），日日挂台风夜夜下暴雨。
海洋生命的乐园...
7．一个地球，质量较小，重力很低，大气稀薄，磁场较弱，相对寒冷，生态圈极其脆弱，甚至在崩溃边缘，也就比真实的火星强点。
最起码要能约束住水以及保持一个足够液态水存在的大气压啊...
8．一个地球，质量较大，重力较高，大气稠密，磁场较强，相对暖和，生态圈比较稳定，唯一不便之处是站着很累。
如果没有极端温室效应的话倒还不错

1．一个地球，在宜居带的中央，别看别人，就是地球你！
这个不用说了
2．一个地球，在宜居带的内边缘，相对热一点，假如金星不杯具。
金星的悲剧还是有原因的,这样的行星最好稍微小点
3．一个地球，在宜居带的外边缘，相对冷一点，假如火星大一点。
火星的确应该大一点,能留住更多大气,制造更强烈的温室效应
4．宜居带的内边缘和中央各有一个地球，人品好的金星+地球。
...
5．宜居带的外边缘和中央各有一个地球，增肥的火星+地球。
...
6．宜居带的内边缘和外边缘各有一个地球，人品好的金星+增肥的火星。
把金星和火星换个位也许效果不错...
7．宜居带的内边缘、中央、外边缘各有一个地球，人品好的金星+地球+增肥的火星桃园三结义。
...
8．宜居带里挤了三个以上的类地行星，还都带生态圈……
这么拥挤,轨道会不稳定的...

1．类木行星稠密的大气海洋中存在一个独特的生态圈。（《乡村教师》中被清理的那个）
这个卡尔.萨根也设想过,木星大气中的微生物...
2．类木行星带一个有生态圈的大卫星，潘多拉：“阿嚏！”泰洛：“长命百岁。”
等太阳变红巨星后的木星区就差不多是了...而且也不需要在适居带,冰下海洋也是不错的地方
3．类木行星带两个及两个以上有生态圈的大卫星。
这个自然也完全可以

（一）疏离型双星系统：
其中的一个恒星或两个恒星同时，基本上都可以包含上述第一大类的各种情况。
双星最好距离远点,否则行星轨道会出问题的

（二）密近型双星系统：
这个恐怕只能在稍微远一点并且基本没出宜居带的地方，包含上述类木行星的各种情况。
...

三、双双星的情况：（两对双星在远距离上组成一个更大的双星系统，比如天琴座ε）
基本上，上述的第一大类和第二大类的各种情况都可以包含，所以肯定也最欢乐……

...

还可以考虑一下恒星光谱型的问题,棕矮星光度太低又主要是红外辐射,直接排除,红矮星看上去不错,不过耀发太恐怖了,而且适居带(适居带还非常窄)内行星必然要潮汐锁定,不利于生命产生.早型恒星紫外辐射太强,最适合的还是类太阳恒星.非主序星方面,巨星和超巨星尽管也可以有适居带而且非常宽,不过恒星在巨星阶段逗留的时间太短,巨星光度也不够稳定.基于和红矮星类似的理由,白矮星也不太适合生命存在,当然也不能否定,不过中高偏振星就不用考虑了,磁场太强.脉冲星光度小磁场又超强还有较强的X射线,直接排除
最后看看自由行星,类木行星大气中同样可能有些微生物存在,特别是那些质量较大,内部热源较强的.类地行星看上去是没什么希望的,除非质量较大诞生时间又较短的行星可以靠地热活动维持大气和液态水,但由于没有光合作用,它们的生命也是非常低级的

感谢楼上在恒星方面的补充，对于在这方面尚处于短板的我来说正是所需的。

受教了。。。。。。。

回复 1# 智子


    哇塞

回复  sonic5188

现在很麻烦的一点是：按开普勒的探测，存在大量的类地行星，说不定有好几亿颗；宇宙中芳 ...
gohomeman1 发表于 2011-3-25 14:05

                               
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所以，正像我在《<三体3>读后随笔》那个贴里说的，科学技术上还存在未知与争议的前沿领域，就为科幻的创作提供了极为广阔的舞台。

回复 15# gliese581

我说过了，除了类太阳恒星，其余没什么希望的。这点也是nngs一直认同的。
要特别说明的是，红巨星、红超巨星都是变星，它们的辐射是持续变化的，外层更是不稳定，光球层扩大缩小可以达到50%，所以宜居带根本就是不稳定的；假如发生氦闪，保不定行星就被突然膨胀的恒星大气吞没了，然后恒星又巨幅缩小。至于蓝巨星、LBV什么的，更不要说了。
红矮星，大家看过我发的那篇超级耀斑暴发（比太阳耀斑强烈太多了），一定会打消主意了。关键是红矮星是完全对流的， 内核的超高温等离子体会一直翻到光球层来。
白矮星、中子星什么的，你已经说得很明白了。

当然咯，对超级文明来说，只要有能源，什么恒星旁边都无所谓。黑洞附近反而是更佳的能量源呢，它的效率远远高于核聚变。