新知 | 金星是曾经的地球，火星是未来的地球？

交汇点讯 宇宙浩如烟海，茫茫无际，类似地球的行星可以说是以万亿计。仅在太阳系，就有金星和火星两颗星球和地球一样位于宜居带，但令人惊奇的是，只有地球诞生了生命，并且进化出了人类。

天文学家告诉《科技周刊》记者，地球成为太阳系唯一有生命的星球，原因在于它的“天时地利人和”，恰巧的大气、水和磁场环境，使我们成为浩渺宇宙的幸运儿。

金星和火星为什么不宜居？

“宜居带”也叫“可居住区域”。对于任何动物、植物、以至于微生物来说，都会有一个最合适其生存的地带。在太阳系，这个地带位于金星、地球、火星这三颗行星之间。

如何理解太阳系宜居带？江苏省天文学会科技传播专家刘慧根解释，把恒星比喻成一个发光发热的物体——火堆，人如果靠得太近就会被灼伤，靠得太远就会感觉到寒冷，靠得适中才会感觉舒适。太阳系内的其他六大行星，要么太近，要么太远，比如水星距离太阳最近，白天表面温度达到427摄氏度，再如木星和土星距离太阳太远，表面温度都在零下100摄氏度，生命无法生存。

“合适的温度下才可能存在液态水，从人类发射探测器获得的结果来看，金星和火星表面上都曾经存在过液态水，因此一般认为太阳系宜居带为金星到火星的范围。”刘慧根说，宜居带的必要条件离不开液态水，而地球表面大部分被海洋覆盖（达到71%），从地球经验来看，液态水（海洋）是生命的摇篮，行星上只要发现液态水的痕迹，就有可能孕育过生命，因此一个大胆的猜测是：金星和火星存在过液态水的痕迹，有可能曾经出现过生命。

20世纪初，曾有人认为火星和金星是人类生活的可能之地。但随着人类探测技术的发展，这个可能被否定。金星的大气中96%为二氧化碳，虽然不是离太阳最近，但由于其温室效应，表面温度可达480摄氏度，空气中经常落下毁灭性的硫酸雨，特大风暴比地球上的12级台风还要猛烈数倍。至于火星，在这颗红色的行星上生活就像住在两倍于珠穆朗玛峰的高度上。火星的大气压力只有地球的1%；无论白天还是夜晚，温度都在0摄氏度以下。

“虽然同样位于宜居带，但是金星和火星的温度、大气、水环境使人类无法生存，只有地球进化出生命的绿洲。”刘慧根介绍，首先地球拥有合适的大气。众所周知，从人类宜居的角度来看，大气中的氧气必不可少。“金星同样拥有大气，但是金星中大气都是还原性气体，几乎没有氧气。地球上生命的起源和演化认为，地球产生的低级生命主要是细菌，大多应该是厌氧细菌，在它们生存的过程中会排出氧气到地球大气中，再如植物的光合作用，它们可以吸入二氧化碳排出氧气。不要小看这些排出的氧气，随着时间的推移，足够改造行星的大气，进而为人类这样的智能生命的产生创造条件。”总之，炙热、气态的行星表面都难以驻留生命，而地球的表面出现了合适的大气、还有磁场、适宜的温度、液态水等各种因素的保障，为生命提供了一个完美的栖息场所。

月球和地球的位置相同，但“命运”不一

数据统计，近百年来，人类发射的火星探测器数量要高于金星，人类更青睐于火星的缘由是什么？刘慧根说，“一开始科学家对金星和火星都发射过探测器，但金星表面环境太过恶劣，发射成功率非常低。比较而言，科学家更倾向于去探测环境没那么恶劣的火星，到目前也发射了不少成功的火星探测器，中国的天问一号也在旅途中，到了明年年初或许能解开属于我们国人的火星神秘面纱。

地球和月球同样距离太阳相同的位置，为何月球上没有诞生生命？刘慧根解释，月球本身它没有大气，导致太阳光照面和昼夜的温差非常大，生命很难存活。即使月球曾有过大气，由于缺乏磁场保护和月球的低重力，大气很难维持。月球没有大气，缺乏液态水，也就没有孕育生命的温床，加上月球常年遭受陨石的撞击，在其表面形成了很多大大小小的陨石坑，陨石的坠落带来不稳定的生存环境，因此月球是不太“宜居”的。

有说法认为，金星是曾经的地球，火星是未来的地球。对此，刘慧根表示，地球的早期环境确实和现在的金星类似，地球刚开始形成的时候，由于遭遇很多天体的碰撞，地球表面温度会比现在高的多，到处是岩浆的海洋。“小行星和彗星等天体的撞击导致了地球地壳破裂，高温让水合物中的水分彻底蒸发成水汽进入了大气，长达数百万年的时间里，大量水汽充斥天空，地面则是连续不断的火山喷发和小行星撞击，这样的地球简直就是末日，地面温度高达数百度，和现在的金星类似。”

出现“火星是未来的地球”这种说法在于火星或许曾经存在磁场，但是由于各种原因，火星内部活动减弱，无法维持火星磁场，如今磁场已经基本消失，人们担心地球会重蹈火星的覆辙，丢掉保护地球的磁场。“火星内核早已冷却，无法支持全球的偶极磁场，因此从数十亿年前开始，太阳风就在不断剥离火星的大气，直到现在火星仅有稀薄的大气层，成分以二氧化碳为主。”刘慧根说，磁场能抵抗外来的高能粒子辐射，阻挡紫外线，防止水的流失。磁场消失后，火星的大气变得非常稀薄，火星也就不再宜居，假如数十亿年后地球内核冷却磁场消失，或许也会变得像火星一样失去大气，我们也就失去了保护生命的重要屏障。

木星曾是地球宜居的保护神

从太阳系九大行星的位置来看，离地球不远的位置上还有一颗木星，虽然不在宜居带，但是木星也为地球宜居创造了条件。“木星虽然不宜居，但是太阳系演化的早期，它帮助清空了内太阳系大量的小天体，让地球轨道附近变得相对空旷，大大降低了小天体撞击地球的概率。”刘慧根说，大家都知道恐龙的灭绝大概率是因为一颗小行星的撞击，小天体的碰撞对地球上的生命有潜在威胁。

当然，遭受小天体的撞击也不是一无是处，有部分假说认为地球生命来源于小天体撞击地球。“有一种可能是小天体上携带氨基酸，蛋白质甚至微生物，这些生命体恰巧遇到地球合适的环境，并逐渐繁衍。”还有一种假设认为，小天体撞击地球后引起火山爆发等地质运动，把地球内部的一些磷、氮元素释放出来，这些元素对于生命的形成都至关重要。

刘慧根认为，木星的存在是一把双刃剑。“太阳系形成的早期，木星确实帮助地球清空了很多小天体，给地球创造了良好的生存环境。但目前来看，即地球产生生命之后，太阳系的小天体会也会受到木星的扰动，靠近地球轨道，对地球产生威胁。木星和地球宜居性的关系也是暧昧不清，让科学家感觉又爱又恨。”

畅想未来，或许数亿年后地球不再适合人类居住，同样位于宜居带的金星和火星是否成为下一个选择？刘慧根说，移居火星和金星在科幻作品中很常见，但是要改造金星和火星的大气需要的能量和时间是巨大的，这是一个漫长的过程，不可能一蹴而就，可能需要好几十代人的努力。但是人类只要有愿景有期望，充分发挥主观能动性，行星改造也是有可能的。还需要很多技术突破和资金支撑，需要全球人民团结协作共建人类命运共同体。

不过人类不用过于担心地球的命运，地球目前仍位于宜居带，只要不发生小天体撞击地球等小概率偶然性事件，地球的生命周期至少还有50亿年，在这漫长的历史长河里，人类或许能够突破现有科技，实现星际旅行和移居。

交汇点记者 张宣

视觉中国供图

编辑: 谢诗涵