系外行星與天體生物學

宜居帶

我們所知的生命需要液態水,而水只在一定的溫度範圍內保持液態——離恒星太近,它會沸騰蒸乾;太遠,它會凍成堅冰。宜居帶,就是恒星周圍那一圈距離,在那裡,只要條件合適,一顆行星原則上就能在表面保住液態水。它常被暱稱為金髮姑娘帶,典出那碗不太燙、不太涼、恰恰好的麥片粥。

這一圈落在何處,取決於恒星的暖度。在太陽周圍,它大致從地球軌道稍內一直延伸到火星附近;在一顆更冷、更暗的紅矮星周圍,它則蜷縮得近得多,因為更暗的恒星只能溫暖一個更小的圈。一顆坐在帶內的行星並不保證就有水——這條帶只關乎它從恒星接收到的能量。是否真有液態水,極大地取決於行星的大氣:大氣太少,即便距離恰當,表面也會凍結(火星大體如此);溫室效應太強,則會過熱(金星便是,它就坐在太陽宜居帶的內沿,卻熱如煉獄)。

宜居帶是在尋找生命時,挑出值得細看的世界的一道有用的初篩,相關任務也以落在其中的行星為目標。但它是個粗糙且備受爭議的概念,最大的危險在於把它太當真。身處帶內,對生命既非必要也非充分:一顆被潮汐加熱的衛星,可以在帶外很遠處擁有海洋;而一顆帶內的行星,也可能是乾涸、無氣、或陷入失控溫室的不毛之地。宜居與否,取決於遠不止距離這一項的許多因素。

金星和地球分跨在太陽宜居帶的邊沿,命運卻天差地別:地球擁有海洋,而僅稍靠內一點的金星,卻釀成了一場極端的溫室效應,使它的表面停留在約四百六十攝氏度。距離佈下了舞台,決定結局的卻是大氣。

宜居帶是水可能為液態之處——但定奪的是大氣,而非僅憑距離。

身處宜居帶對生命既非必要也非充分——它只關乎接收到的星光,而大氣、地質和潮汐同樣重要。

又稱
Goldilocks zonecircumstellar habitable zone金发姑娘带适居带