与地球相似99%的星球,海王星大还是火星大
与地球相似99%的星球,海王星大还是火星大?
这个问题的答案显而易见,海王星比火星大,而且要大得多。海王星的直径约为49500公里,火星的直径约为6800公里,海王星的直径比火星大了7倍多,体积则要大386倍。事实上,火星也比地球更小,它的尺寸差不多只有地球的一半。
那么,为什么海王星会比火星大这么多呢?它们有什么差异吗?这其实是有原因的,这两颗行星隶属两大类行星。海王星属于类木行星,又称气态巨行星,主要由氢以及少量的氦组成,没有固体表面,它们的个头往往较大。与我们的地球一样,火星属于类地行星,又称岩质行星,主要由硅酸盐岩石组成,拥有固体的表面,它们的个头往往较小。一般而言,气态巨行星都是远大于岩质行星,海王星和火星的情况也不例外。
如果你细心观察一下太阳系八大行星的组成,你就会发现一个非常明显的规律——距离太阳较近的四颗行星(水星、金星、地球、火星)均是岩质行星,而距离太阳较远的四颗行星(木星、土星、天王星、海王星)均是气态巨行星。毫无疑问,太阳系的四颗气态巨行星远大于另外四颗岩质行星,尤其是木星,其直径达到14万公里,体积是地球的1300倍,质量比另外七大行星的总质量还要大2.5倍。
那么,为什么距离太阳较近的四颗行星是岩质行星,而距离太阳较远的四颗行星却是气态巨行星?这背后是否存在某种机理呢?事实上,这与太阳系的形成过程有关。在太阳系诞生之初,这里弥漫着一片星云,即太阳星云。随着太阳星云的坍缩,太阳逐渐形成,它开始发光发热,并释放出恒星风,一些残余的太阳星云就被吹到远离太阳的地方。在靠近太阳的地方,留下的物质大都为硅酸盐和金属尘粒,它们最终聚集形成了包括地球在内的岩质行星。而距离太阳较远的地方,星云较为丰富,它们就聚集形成了气态巨行星,这也是为什么它们的成分类似于太阳。
总之,我们看到的很多天文现象,背后都是有其机理的,海王星比火星大就是一个例子。
第二个地球开普勒452b适合人类居住吗?
目前为止一直都以行星是否处于宜居带这个条件来寻找适合生命存在的行星,而实际上仅仅处在宜居带这样一个条件是远远不够的。
适合生命存在的行星还需要拥有什么样的条件以地球为例能够发展出像人类这样的文明,还是有着许多独特的条件的,比如对太阳的要求就有很多,首先它的质量不能太大也不能太小,恒星都会有一个稳定的热核反应阶段,称之为恒星的主序星阶段,像太阳这样质量的恒星都可以稳定燃烧上百亿年,而质量为70倍太阳的恒星仅仅只能燃烧50万年左右,太阳质量10倍的恒星也只能燃烧几百万年。
从生命的产生到进化,再到文明的出现需要几十亿年的时间,这需要恒星的寿命也要跟得上,而不是在文明产生之前就将它们扼杀在摇篮中,宇宙中只要是太阳质量1.4倍以上的恒星,其附近都不太可能产生文明,太阳质量过小的也不行,小质量的恒星(红矮星)它附近的行星是目前找到最多的行星,但是因为潮汐锁向恒星的活动比较剧烈,它的宜居带会向内收缩,因此以比邻星b为代表的红矮星附近的行星上存在生命的可能性似乎还是低了那么一些。
即使这些行星都处于宜居带之上,此外太阳还不能是一颗第1代恒星,第1代恒星及其星系中只有氢和氦等宇宙大爆炸之初产生的氢元素,没有重元素(碳,氧,氮)这样的生命所必须的元素都是在第1代恒星内部产生的,而一些更重的元素是由第1代恒星进入暮年发生了超新星爆发后产生的,这些重元素随着超新星的爆发而散落在宇宙空间中,成为了组成第2代恒星及其周围行星的元素。
图解:第1代恒星
位置是其中一个重要因素
地球的位置也相当重要,根据定义的宜居带,地球恰恰处于宜居带的中心,平均温度是20℃左右,不冷也不热,除此之外,地球公转轨道的偏心率也是一个非常重要的参数,偏心率用来描绘轨道形状,取值范围在0和1之间,这个值越大就表示轨道越偏离圆形,地球公转轨道的偏心率很低只有0.017,公转轨道基本上是一个圆,近日点和远日点的差别不大,因此地球表面一年内的温度范围变化不会很大,然而许多行星的偏心率极大,在这样的行星上地表的温度在一年中变化的范围十分大。
图解:宜居带
太阳系的其他天体也能决定地球生命的存在
除了太阳和地球的相关参数,月球也很重要,月球为我们挡住了无数的天外飞弹,它的背面所遭受的陨石撞击频率比地球要高得多,如果没有月亮,恐怕地球被彗星和小行星撞击的概率会大得多,这就为低等动物进化为高等动物提供了宝贵的时间,如果经常受到撞击,地球的环境会极其的不稳定,这是不利于进化的。
木星的位置也很重要,它就是生命的保护伞,作为太阳系最大的行星,它的体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍,木星有着比地球大的多的引力,木星以强大的引力来清理太空的垃圾,如果没有木星许多彗星和小行星将会直接撞向地球。
举例说明:
1994年7月16日至22日,苏梅克列维9号彗星,这块5公里大小的彗星,先是被木星强大的潮汐力撕裂成了21个碎块,然后依次撞向木星,最大的碎片直径2公里,小的也有数百米撞击发出的巨大光亮,把木星的卫星都照亮了,木星上腾起巨大的尘云,直冲上2000多米的高空,撞击坑里面就可以装下一个地球,仅仅是第1个碎块撞击释放出的能量就相当于40000颗(小男孩)的能量。任何一次这样规模的撞击,如果发生在地球上的话,那么地球上的生命都将消失殆尽,然而由于木星强大的吸引力,许多太空危险分子纷纷栽进了木星的怀抱,这样保护了地球的安全。
图解:苏梅克列维9号彗星撞击木星
条件总结上面所述太阳的大小,地球的位置,月球和木星的作用,所有这些巧合加起来才有了我们的今天,科学家在寻找系外行星的时候,总是拿着地球当模板,因为据我们所知一颗行星上是否具备或者可能具备生命存在的条件,在很大程度上取决于这颗行星与地球的相似程度,因此一直都在寻找着那些母恒星是一个太阳质量的,自身是一个地球质量与地球体积相同,公转周期是365天,有大气层的,有水的第2个地球,但是世界上没有两片相同的叶子,宇宙中也没有两个一模一样的行星,科学家使用地球相似指数来标定其他行星与地球的相似程度,它的取值范围在0和1之间,地球自身的相似指数是1,指数越大表示该行星与地球的相似程度越高。
图解:地球相似指数计算公式
地球相似指数主要由半径,密度,逃逸速度和表面温度等参数决定,并通过一定的公式计算而来,在太阳系中水星,金星和火星的地球相似指数分别是0.60,0.44和0.70,这显然都不够高,太阳系外比这些数值高的行星也有不少,比如说2015年NASA发布的新发现的号称第2个地球的开普勒452b,一颗距离我们1400光年的行星。
开普勒452b的基本参数开普勒452b的轨道半径是1.046个天文单位,几乎和地球一模一样,公转周期是385天,一年不到13个月,它的母星(开普勒452)是一个1.037倍太阳质量的恒星,开普勒452b的大小是1.59倍的地球半径,这个差别没有地球和火星的差别大,虽然还无法获得它的质量,无法获知其是否具有延时地质,但是这已经和地球非常像了,它和地球相似指数是0.83。
虽然它的地球相似指数并不是所有系外行星中最高的,但是相比于其他的类地行星,它围绕着一颗与太阳同类型的恒星旋转而不是红矮星,这就大大扩大了开普勒452b上生命存在的可能性。这颗与地球大小相近的行星极有可能拥有大气层和流动的水,因此也被称为地球2.0。
这个重要的发现十分令人振奋,因为探测技术的原因,人们之前发现的类地行星大多数都是小质量的恒星红矮星附近的星星,而开普勒452b的母恒星是一颗几乎与太阳一样的恒星,相似到质量差异范围在3.7%,体积差异在11%,表面温度为5757K,误差是85K,这与太阳5770K的差距也不大,所有数据都显示这是一颗与太阳极为接近的恒星,只是半径稍大,金属元素的含量比太阳高60%,年龄超过了60亿年,比太阳还略大一些。
开普勒452b上有生命吗?
这个问题还不能过早的下结论,目前开普勒452b有一个重要的参数是未知的,那就是该行星的质量,一般而言,获得行星质量的办法就是当其围绕五恒星公转时,根据行星造成的母恒星在视线上带来的多普勒效应而计算的,根据推算开普勒452b所能引起的视向速度振幅在45cm/s左右,这已经超出了现有的技术极限,因此开普勒452b的质量一直是个未知数,只能通过与其他行星建立的半径质量关系来进行估算,开普勒452b最可能的质量是地球的5倍。
即便如此开普勒452b是否具有岩石地质也是一个未知数,没有岩石地质,类似于人类这样的生命是无法存活的。此外,根据开普勒452处于的生命阶段以及两者之间的距离来看,开普勒452b很可能进入了失控的温室效应阶段,换句话说,即使它的表面拥有液态水,也可能会因为温度逐渐升高而在地表蒸发,最终消散在太空中。
太阳系里我们的邻居金星就提供了鲜活的实例,高温高压的地表气候成为了生命的禁区,简而言之,开普勒452b很有可能不是另一个地球,而是另外一颗金星,即便开普勒452b中的环境和地球完全一样,那对于我们来说1400光年的距离是目前无法逾越的,以新视野号在借助木星引力加速后的峰值7.5万千米每小时来进行估算,飞到开普勒452b需要2000多万年,在星际飞行理论没有突破的情况下,如果依靠传统火箭而不借助时空穿越,人类基本上不可能到达这些系外星。
结语·人类探索宇宙的一个小插曲以目前的情况来看这个所谓的第2个地球或者说地球2.0,很可能并不是我们梦寐以求的行星,也很难成为我们的第2个家园,它的发现也许只是人类探索宇宙的一个小插曲,由于开普勒望远镜只是观察了天空中一个小小的天区,采用的系外行星探测办法是凌日法,这种方法只能发现行星轨道平面正对着我们的那一部分行星,至少有99%的系外行星是无法通过这个方法被发现。
即便是这样,目前就已经发现了几千颗系外行星,而且还发现了一颗和地球如此相似的行星,那么如果我们把天区全部都扫一遍,如果我们的观测技术升级能够探测剩下99%的行星,一定会有更多和地球雷同的行星被发现。
此外,开普勒452b它的母恒星是一颗非常接近太阳的恒星,而且年龄是60亿年,因此这个行星系统代表着我们太阳系将来的样子,根据恒星演化理论,像太阳和开普勒452这样的恒星在主序阶段大概会有100亿年的时间,主序阶段后太阳和开普勒452都将会在短时间内迅速膨胀变成红巨星,到了那时由于光度增加,宜居带的范围将会大大的向外移动,开普勒452b和地球将会变得太热而不适宜居住。
开普勒452b还将有35亿年的时间处在宜居带,而我们的地球还将要有更长的时间,假如人类文明可以延续足够长的时间,我们的后代就可以通过观察开普勒452b的变化来预演我们未来的命运,茫茫宇宙发现外星生命还有很长很长的路要走,但是相信以人类的智慧未来一定会有更多的惊喜。
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科学家发现过与地球相似的星球?
宇宙浩瀚,地球不过是其中一粒微尘,地球上有的东西,宇宙间肯定还有,包括地球上的生命。
银河系中像太阳这样的恒星超过1000亿,而银河系只不过是整个宇宙无数庞大星系里的一个而已。
(银河系)
要想搞清楚宇宙中其它地方是不是会有生命存在,我们需要首先知道为什么在地球上会产生生命?
地球诞生于45亿年前太阳系的一次“振动”事件。天文学家告诉我们,太阳系最开始是一片混沌,前几代超新星的爆发,在这片广大的区域留下了大量的星云、尘埃和碎片。这里有大量的氢和氦,也有氧、铁、硅、硫等元素,超新星爆炸是如此剧烈,甚至还产生了银、金和一些放射性重元素。
由于附近其它超新星爆炸产生引力波的激荡作用,太阳系里这些物质产生了振动,它们相互摩擦产生静电,又因为静电而互相吸引,这些尘埃慢慢聚集成团,直到中间的一部分因引力发生坍缩形成了最初的太阳。太阳巨大的质量吸引越来越多的氢、氦和尘埃,它内部的压力越来越大,温度也越来越高,氢原子核被太阳中心强大的压力和极高的温度挤压在一起发生核聚变,最后成为一颗年轻的恒星。
(太阳形成)
几乎在太阳生成的同时,它周围的重元素和岩石碎片也慢慢聚集,像滚雪球一般越来越大,成为了太阳的行星,我们的地球就是其中之一。
最初的地球就是一个“炼狱”,它的温度极高,到处都是翻滚的岩浆,大量有毒无毒的气态物质从地球内部的化学反应中产生并被挤出地表,聚集在地球表面形成厚厚的云层,这就是地球最初的大气。在这最早的大气层里是几乎没有氧气的,只含有水蒸气、二氧化碳、氮气和少量其他气体。
(初始地球)
地球很幸运地拥有广阔的海洋和大量的水,这些水来自星际尘埃中的冰。即使到了今天,在远离太阳的柯伊伯带和更遥远的奥尔特云中,还有大量的冰飘浮在太空,其中有一些会变成彗星沿着椭圆形轨道绕太阳飞行,它们长长的彗尾中就含有大量的氢气和蒸发的水分子。
地球生命的产生。地球生命到底是怎么产生的,这在学术界一直存在争议。
一种普遍的观点认为,在地球形成的十亿年后,因为逐渐冷却的地表被大量水覆盖而形成海洋,这为生命的产生创造了前提条件。
大量的研究和对古化石的分析,科学家们认为在早期地球及海洋中的化学反应产生了包括甲烷在内的许多有机化学物质,渐渐地这些有机物中的一部分产生出包括核碱基和氨基酸在内的更复杂的有机物,它们是生命的基石。
科学研究表明,即使是在太空的星云物质中,就已经有复杂有机物产生的条件了,像生物体内极其重要的DNA组成成份腺嘌呤、鸟嘌呤和相关的有机分子都可以在宇宙尘埃中产生并存在。科学家们在彗星陨石中还检测到甘氨酸,若真如此,处于环境适宜地带的地球海洋中产生生命基础物质便不是一件多么复杂的事情。
(DNA链)
有了复杂的化学分子和DNA基础物质,地球上的第一个细胞便有了产生的基础。但关于地球上第一个单细胞生物到底是怎么产生出来的,科学界多有争论,因为涉及枯燥复杂的专业问题,在本文中略去不讲。我们只陈述这样一个事实,那就是在地球形成后的十几亿年时间里,在它的陆地和海洋中就已经产生了大量的有机化学物质、单细胞生物和简单微生物了。
(叠层石是地球上最古老的生命体化石之一)
这些生物经历几十亿年的发展进化,形成了今天地球生机勃勃的景象。
宇宙生命存在的普遍性。通过分析地球生命产生的原因,我们可以得出以下结论:地球生命的产生有其独特性,也存在着普遍性和必然性。
宇宙中的大部分恒星都诞生于其早期的星云物质,这些星云物质在孕育了恒星的同时,有一些也制造出围绕恒星运转的行星体。既然地球有机会从星云物质中获得碳、氢、氧等元素和有机物,按照这几种元素普遍存在于宇宙中的事实,那么在其它的行星上,只要条件合适,就同样有可能会有水和有机物存在的可能。地球经历几十亿年孕育出生命体,在其它的星球上同样也可能孕育出细胞、微生物、植物、动物甚至智慧生命。
(类地行星模拟图)
只不过,在无限大的宇宙中有太多的星系、恒星和行星,它们都距离地球十分遥远。科学家们只能通过望远镜看到它们斑驳模糊的影像,只能通过数学计算来判断它们是否存在行星、行星与恒星间大致的距离,从而猜想出这些行星是否处于恒星的宜居区内。人类的太空旅行技术还完全不能支撑任何一个航天器“到此一游”。所以我们也只能通过分析地球生命产生的条件去猜想外星球是否有生命,是否有外星人了。
为什么宇宙中会出现像我们地球生物一样的超级智慧生命?
这其实就是一条因果链。
如果地球没有形成如此严苛,如此万里挑一的生存条件,那么人类也就无法出现,更不会提出这样的一个问题。
地球与太阳的距离(位于太阳的适居带)及其体积、质量的大小与可供生命生存所需的液态水、适宜的温度和比较厚的大气层等这些条件,人教版高中地理课本上把这些称之为“金锁链条件”。地球上生命形成还得益于其它的条件,如对太阳的要求,月球的存在意义,甚至会包括我们在银河系中所处的位置等。
海豚作为地球上除人类以外最智慧的生命,其作为替代人类作为地球主宰的可能性是非常之大的。
人类社会之所以成为文明社会,有一种其他动物所不具备的利他性和社会性的群体性格,远古时期的一群人聚集在一起,能够分工合作的采集,制作,狩猎或者照顾弱小帮助受伤和受困的其他人,而不是单纯的一窝蜂抢食或者各自为战。 这才得以让弱小的原始人类在强大的猛兽群中幸存乃至壮大。 而海豚就是这种社会性的动物,一群海豚的数量一般可达十几头。而在食物非常充裕的水域,成群的海豚有可能临时组成“超级群”,数量甚至可以超过1000头,海豚个体之间可以用各种复杂的声音交流,还会发出超声波作回声定位之用。 在一群海豚中的成员位置并不严格固定,这和人类社会也很接近,不同的群中发生交换的情况也时有发生,同群的海豚之间会建立起很强的社会关系,有时会在受伤或者生病的个体身边停留并照顾,帮助它呼吸,甚至如果必要,帮助其浮上水面 人类突出的社会群体性,海豚也不缺,而海豚们的智商呢 在上个世纪中叶,史密森学会和自然历史博物馆合作的科考里,测试过给海豚等高等智能生物做包括图形识别,算术能力,适应性,解谜等问题 答案是得出它们的智慧大约相当于人类13岁的小孩,而逆戟鲸则更高。
但是 遗憾的是海豚没有双手大大限制了它们的进化,如果海豚能长出手的话,它们的进化肯定将会快的不可思议。
就像人类,生产力是人类社会进步的基本动力。从人类会制造和使用工具开始,人类社会进步的速度大大增加,更是在近代突飞猛进。从当初的茹毛饮血,以天为被,以地为床的原始生活;到如今的高质量生活。
物理学也从阿基米德定理到如今玄奥的量子力学;更是经历了科技大爆炸等等。
宇宙既然会产生像我们人类一样的高级智慧生命,自然是让我们造福地球。而反观如今的人们,并没有感激自然的馈赠,却做着损害地球的事。
希望我们可以从身边的小事做起,去做一个高级智慧生命该做的事。
感谢大家的观看!(图片均来自于百度百科)
金星的体积和质量跟地球差不多?
科学爱好者报到。
金星。如果想在太阳系里找一个类似西方宗教中“地狱”的地方,那么金星再合适不过了。虽说她叫维纳斯吧,但这里的环境实在和美沾不上边。金星表面的大气压是地球的93倍!如果你在金星表面上,那么这气压相当于你体表每平方厘米面积上都有一个二百斤的小姐姐在跳芭蕾……卧槽。其实金星大气层的厚度与地球差不多,都是两百余公里。但金星大气层的总质量却非常高,达到了地球大气质量的93倍,这也是她表面气压如此之高的原因——因为金星大气中96%是比重很大的二氧化碳。
地球有适中的气压,因为地球大气中的二氧化碳含量只有0.3%,较轻的氮气占了绝大多数。作为姐妹星,地球和金星在形成之初的大气成分是非常相似的。但金星离太阳比较近,磁场又不太给力,所以大气中较轻的氢、氦、氮、氧、水蒸气等成分全被太阳风吹散了,沉重的二氧化碳被留了下来。较为活跃的火山活动又向大气提供了大量的二氧化碳,且金星没有生物来消耗、转化这些二氧化碳。就这样,二氧化碳在金星大气中积蓄了数十亿年,让她成了今天的样子。
因为人类毫无节制的挥霍,如今的地球正在“金星化”的大道上一路高歌猛进。温室效应已经处于失控的边缘。对地球而言,这没什么,她没有丝毫损失。但对我们人类来说呢?我是科学爱好者章北海,抛弃繁复的计算公式,拒绝无聊的堆砌数据,打开脑洞看世界,科学其实也挺有意思的。