| 词条 | 行星适居性 |
| 释义 | § 概述 行星适居性是天文学里对星体上生命的出现与繁衍的潜力的评估指标，其可以适用于行星及行星的天然卫星。生命存在的必要的条件是能量来源（通常是太阳能，但并不全然）。但是，当其他众多条件，如该行星的地球物理学、地球化学与天体物理学的条件成熟后，该行星就可称为是适合生命居住的。 外星生命的存在仍是未知之数，行星适居性是以太阳系及地球的环境推测其他星体是否会适合生命居住。行星适居性较高的星体通常是那些拥有持续与复杂的多细胞与单细胞生命系统的星体。而对行星适居性进行研究的学问被称为天体科学，并且被通常被归类为太空生物学的领域。[1] § 适居条件 通常类地球的行星是富有资源的，因此会有较高机会出现生命。科学家玛格丽特·杜布尔与塔尔特在2002年开发了适居恒星表。在接近120,000颗属于依巴谷卫星分类的恒星里筛选出17,000颗适居恒星，而且其使用的筛选条件正好使人们明白了影响行星适居性的天体物理学的因素。 地球化学 通常所有外太空生物均会被假设需要符合部份基础地球化学，需要具有四种必要的生命元素，碳、氢、氧与氮，这些元素是宇宙里最具化学活跃性的元素。碳可以组成精密的大型有机化合物，这会构成生命复杂的机械作用。 这四个元素共占了地球上生物量超过96％的组成成份，组成了氨基酸，是维持生命必要的物质蛋白质的基本成份。 氢与氧可以组成水份供生命生存之用。通由分解碳水化合物而释放出的大量氢键能量，是生命的燃料。决定这一条件的主要因素是行星所在星系的类型，即恒星体积、有效温度和行星轨道。也就是说，可以在一颗特定恒星周围划分出适居区，适居区内缘以外的行星温度极高，行星表面的任何水分都会蒸发掉。 而早期的彗星撞击为地球带来大量的水份与生命所需的易挥发物，这为生命提供了初现的条件。[2][3]适居地带示意图 光谱等级 星体光谱等级表示了星体的光球温度，并与其总体质量有关。适居恒星光谱的可能等级范围由“初等F”或“G”至"中等“K”，亦即是由7,000K至大约4,000K光球温度的恒星。太阳居于其中，位于G2等级。与太阳相似的中等星体大多可以为环绕其运行的行星提供较高的适居性条件。 具有此条件的恒星最少存在数十亿年，这样生命才能有机会在环绕其运行的行星上繁衍。属于“O”，“B”与“A”等级的较亮的主序星通常只存在少于十亿年，有的存在还不足一千万年。 此外，具有此条件的恒星会释放足够高频的紫外线使环绕其运行的行星启动大气运动，如臭氧的生成，但同时亦不可以有过多的离子化反应使得初生生命被杀死。 地带特征 天体光谱分析图 适合居住的地带是指围绕恒星运行，而其表面具有液态水的行星。除了能量来源外，液态水被视为生命最重要的依靠物。如果将不需要水来维持生命的生物也计算在内，则适合居住的行星将会大幅增加。[4] 适合居住的行星一般地带特征为： 一，适合居住地带不可大幅度改变。 所有星体均会随着其年龄增长而加强其亮度，而其适合居住的地带则会向外调节，但如果这种情况发生得过快，如超巨大的恒星，则围绕该恒星运行的行星较难提供使生命繁衍的环境 。 二，不可以有巨大质量的星体接近此地带，因为这会影响该类地行星的组成。 假设，如果木星运行于地球与金星间的轨道，则地球与金星均不会出现。以往的天文学家认为太阳系里的内行星为固态行星，而外行星为气态行星十分正常，然而太阳系外行星的发现改变了这个想法。无数类木星行星在其他星系里运行于被认为是适合居住的地带。然而，往往是类木星的外太阳系行星较易观察，因此哪种方为正常现在（2012年）仍未有结论。[4] 低亮度变换 恒星的光度转变十分平常，但变动范围十分大。大部份恒星均十分稳定，但有少数重要的恒星经常会突然地增加亮度及释放出大量能量。这类恒星因其不稳定性较大而被认为无法为环绕其运行的行星提供生命所需的生存环境，因为一般生物不能在温度变化极大的情况下生存。 光度不稳定亦有可能是恒星本身释放出致命的伽玛射线与X射线所致。若行星存在大气的话，可以尽量减少其影响，但保护作用有限，因此受到这些射线大量照射的行星通常并不适合生物居住。 高度金属特征 高重金属含量的恒星通常与原行星圆盘里的重金属含量有直接关系。原行星圆盘里的重金属含量较少的话会使得在恒星周围形成行星的可能性减低，这是由太阳系边缘的太阳星云的理论得来。 而任何行星若是缺少金属成份的话，则其质量会较低，从而变成类木星行星，这并不适合生物生存的行星。光谱学的研究指出，在外太阳系的行星里，如果其主恒星没有伴星的话，则行星本身可以获得更多的金属成份组成，这更有机会形成类地球行星，生命出现的可能性便会较高。 双星系统 研究表明，有半数的恒星是处于双星系统下，这使得寻找适合生物居住的行星显得更为复杂。双星系统间的两颗恒星的距离由少于一天文单位至数百天文单位皆有。而双星系统间的行星会因为受到两个恒星的吸力相互影响而使得其轨道凌乱，除非其轨道可以高度集中。 但是，如果两个恒星间的距离过少的话，适合生物生存的行星便变得不可能。此外，如果行星与其主星的距离大于两个恒星间的距离的五分之一，适合生物生存的行星亦较不可能出现。由卡内基美隆大学科技工程学院的爱伦·伯斯(Alan Boss)所进行的理论研究指出双星系统里形成类木星行星的机会比单星高很多。 行星体积与质量 质量不及地球一半的行星无法拥有足够的表面重力以牢牢“锁住”维持生命的大气层；质量是地球10倍以上的行星虽然能够拥有足够的表面压力，但同时也“锁住”了星系形成的基本元素氢和氦，最终成长为气态巨星。[2] 其一，较低的地心引力使得维持大气层变得困难。组成生命的分子会很容易被太阳风或陨石撞击带至外太空，从而扼杀生命出现的机会。没有浓厚大气层的行星并不能提供生物化学的必要原始条件，如只有很少的隔热与较差的行星表面导热。此外，较薄的大气层所提供的对高频辐射与殒石撞击的保护较少。最年幼行星质量超地球3000倍 其二，较细少的行星具有较小的直径，其应该具有较高的表面面积。 这类行星会较容易损失组成它们的能量，因此其地质活动会停止，即没有火山活动、地震与星球构建活动，生命会因为缺乏表面承托、大气保护与维持适合居住温度的物质而不能出现。[5] 轨道与旋转 行星适居性的其中的一个重要因素是轨道与旋转的稳定程度。 轨道偏离是行星近日点与远日点间的差距。越大的偏离代表着越大的温度变动。生物并不能在温度变化过大的地方生存。地球没有出现这情况是因为其轨道接近圆形，偏离率少于0.02；太阳系其他行星除冥王星外均有着相近的特性。 行星日夜交替的时间不可太长。 如果行星上度日如年的话，日夜温差便会太明显，这就如轨道偏离般造成不宜居住的环境。行星必须有气候适中的季节。如果其轴心偏离太少的话，便不会有季节转换，这样很多生物的自然活动皆不能进行。但若行星轴心过度偏离的话，则季节过于分明，生物难以平衡各项生理需求。但有研究指出即使轴心倾斜85度的行星仍有可能存在生物。行星的摇摆不可过份，其岁差亦需较长。地球的岁差以23000年为一周期，如果这个周期不够长或摇摆过度，气候转变便会过分明显，这会影响其适居性。 其他因素 其他影响适居性的因素还有很多，其中包括大气的规模和构成（影响行星温度并保护其免受紫外线和宇宙射线侵害），以及所在行星系统内的卫星及巨行星的影响，如是否可以保护其免受小行星撞击等。 [2] § 可能适居的星系、星球 太阳系 科学家大多认为太阳系是最有可能存在生命的星系，因为太阳系具备以下条件： 1.不在球状星团里。 2.不接近巨大伽玛射线源。 3.不接近银河系中心的黑洞。 4.太阳的圆形轨道避免了大部份的危险。 5.相对孤立是恒星系出现生命需要的环境。[3] 红矮星 红矮星 红矮星占天空里恒星的70%至90%，科学家认为红矮星唯一可供生命出现的可能是该行星具有极厚的大气层，这可以减低热力的吸收与散失，使得温度较稳定，但这会防止了植物首次光合作用的出现，因为阳光难以照射至地面。同时以为质量较细（大约为太阳质量的0.1至0.6倍），所以环绕其运行的行星若要具有地球表面的温度则需要运行0.3天文单位左右的距离。但这会导致潮汐力锁定，并使得行星的一面永远白昼，另一面永远漆黑。[6] 木星 木星是指大型气态行星，其与适合居住的地带距离刚好远至不会影响生命的出现，而又刚好近至可以为其内行星提供保护。 首先，稳定了其内行星的轨道，亦即稳定了内行星的气候。其次，其可以保护适合居住的地带的类地球型行星不受大型殒石撞击，以免生命被毁灭。良好的木星运行的距离大约为适合居住的行星与恒星距离的五倍。 早期太阳系历史里，木星有着不同的角色，它增加了小行星带的行星轨道偏离，使之撞击地球并提供了生命必须的挥发物。在地球变成现在质量前，木星与土星间的冰块和小行星带的冰块被木星与土星影响而撞向地球，为地球带来水份。[7] |
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