銀河系如此龐大,為什麼人類至今也沒能發現第二顆有生物的星球?

太陽系的范圍

關于太陽系的范圍,是隨著我們對于宇宙的認知以及科學技術水平的提升,逐步拓展開來的。從古代觀測到的五大行星,到后來相繼發現天王星、海王星和冥王星,再到后來將冥王星排除在太陽系行星之外,歸于太陽系外側的柯伊伯帶天體。然后科學家們逐漸意識到不能以觀測到的星體范圍為界限來判斷太陽系的范圍,于是通過太陽風吹到的位置和太陽的引力界限來綜合進行判定,而太陽風影響星際介質的距離可以達到冥王星與地球距離的4倍左右,而太陽的引力范圍就太大了,要比冥王星與地球距離還要大1千倍以上。

根據萬有引力定律,兩個天體之間的引力大小,與各個星體的質量成正比,與它們的距離成反比,嚴格意義上來說,太陽的引力所涉及的范圍應該沒有界限,只不過受到距離和其它星體引力的綜合影響,距離太遠的星體,其所受到的太陽引力會非常微弱,而且可能不會占到目標星體所受引力的主導地位,所以,科學家們在考慮太陽系的引力范圍時,會綜合距離和其它星體引力影響的綜合因素,結合觀測到的結果來最終加以界定。

從目前情況來看,太陽系外圍存在著物質非常稀薄的一個圈層結構,科學界定義它為奧爾特云,其外緣距離太陽的距離達到1.6光年,約合15萬億公里,這個距離現在通常被定義為太陽系的邊界。

太陽系很大嗎?

我們現在地球上最快的飛行器每秒也就飛個70公里左右,是美國1974年發射的太陽神2號太陽探測器。按照這個速度,要想到達柯伊伯帶的內側,也需要3年時間;要想到達奧爾特星云,需要至少4年的時間,而要離開太陽系,需要6800年的時間,太陽系是不是很大?

然而,這個時間概念,是受限于我們的探測技術限制。我們的太陽系如果在更加巨觀的尺度上,與其所在的星系逐級對比一下,就可以明顯看出差距。

太陽系所在的銀河系,擁有4000億顆恒星,半徑5萬光年,太陽系只是處在銀河系的一條懸臂之上的一顆再普通不過的恒星了,距離銀心的距離2.5萬光年,距離銀河系外圍也差多2.5萬光年,這是何等遙遠呀。

再一級一級往上看,銀河系只是本星系團中100個左右星系中的一個;而本星系團又是本超星系團上百個星系團的成員之一;而本超星系團又僅僅是可觀測宇宙中的極小一部分。據科學家們估測,在可觀測宇宙內,每個星系的直徑一般都處在3000至30萬光年間,而每個星系擁有的恒星數量平均下來將有1億顆左右,那麼在可觀測宇宙內,總恒星數量將達到數萬億億顆。與之一比,我們太陽系在可觀測宇宙中用滄海一粟來形容都十分夸張了。

人類為何在地外空間沒有發現生命

宇宙的浩瀚博大,遠遠超出了我們的想象,更加遠遠超出了我們的探測范圍。之所以沒有發現地外生命形式,可以從兩個大的方面簡要進行一下分析。

第一是主觀方面。我們的深空探測技術雖然近年來迅速發展,但是所探測的范圍和探測形式都還非常初級。

一方面我們利用大型的天文望遠鏡,雖然可以捕捉到很遠距離發出來的光線,但是我們探測到的也僅僅是微弱的光線,從而證實了目標星體的存在,但很難對這些非常遙遠距離的恒星系統的情況進行再深入一點的了解和判斷,更無法得知這些恒星系統內各個行星的表面狀況,只有那些距離地球非常近的恒星系統,我們才可以利用模型模擬的方式進行推演。

另一方面,我們對地外星體進行深入探測的方式也很落后,著陸探測器也只到達過火星,載人航天也只光顧過月球。沒有在星體表面的直接觀測,我們很難對它們的地形地貌、地質活動、大氣層運動規律、水源分布、土壤組成等基本情況有準確的判斷。第二是客觀方面。影響地外星體生命形態的形成,參照地球生命的誕生和形成,必須具備最基本的客觀條件限制。比如:

氣候條件的保障。適宜的溫度、穩定和適量氧氣含量的大氣層、液態水的存在等等。

引力場和磁場環境的保障。星體對表面上物體的引力要適中,太小不利于物質的聚合,太大不利于發展和演化。同時,還要有適宜的磁場環境,最大限度阻擋來自宇宙空間的各類高能粒子沖擊和強烈輻射,為生命形成和演化創造有利環境。

阻止外來天體干擾的保障。宇宙空間中,在一定的區域內會存在密集分布的小行星、彗星等較大質量的天體,在引力波動的影響下,會發生相互碰撞偏移原來的運行軌道,對于目標行星來說,就有幾率受到這些小天體的影響,一旦被撞擊,將會對行星的地質結構穩定、氣候條件等發生重大甚至毀滅的影響。因此,一個星體生命的誕生,要有可以阻止這些外來天體干擾的保障機制,比如周圍有較大質量的其它行星、自己擁有衛星、擁有大氣層等。

除此之外,在滿足上述條件之后,還需要漫長的時間,在各種宇宙背景射線、組成化學元素、大氣層閃電、一定的溫度和壓力下,形成有機分子,然后聚合為分子量更大的分子鏈,繼而組合成氨基酸、糖類等有機大分子。在此基礎上,還需要各種偶然性的因素,來激發有機物演變為具有生命形態的過程,通過組成細胞形態各種物質的產生和組裝,最終構成生命的原始形態。

總結一下

我們之所以沒有在地外空間探測到任何生命形態,主要原因在于我們的探測范圍太小,認知水平遠遠不夠,無法全面準確地了解整個可觀測宇宙中無數行星的基本情況。同時,生命的誕生既需要嚴苛的條件,也需要漫長的時間和諸多幸運因素的組合,更加降低了行星上產生生命的機率。相信以后,隨著人類科學科技的飛速發展,深空探測技術的重大飛躍式突破,我們不但會對生命的本質、存在形式有更深地了解,在地外行星上探測到生命形態也指日可待。


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