太阳系可能存在生命的行星:神秘的金星

金星,在国外被称为维纳斯(Venus),是罗马神话中的爱神、美神,象征着一切美好的事物;在中国,它又被称为太白星、启明星,为人类带来光明的信息。这个在夜空中亮度仅次于月亮的星球,就像美丽的维纳斯一样,笼罩着神秘的面纱,吸引着一代又一代地科学家,想要去探寻它的秘密。

太阳系中最像地球的行星

在太阳系的八大行星中,金星排在第二位,和地球比邻。

假如我们单独把金星地表图片拿出来,很多人可能无法区分这是在地球还是在金星。这颗大小、质量、体积和离太阳的距离,都与地球相似的行星,地表也遍布着起伏的山峦,一座又一座的火山,偶尔能遇到还在往外冒着岩浆的。但是与地球不同的是,金星的地表温度达到惊人的462°C,而离太阳最近的水星,表面温度最高才能达到432°C。而且金星大气压力是地球的92倍,水根本无法以液体的形态存在,更不要说生命了。

但是,金星异常之高的地表温度,却恰恰成为了科学家们揭开它前世今生谜题的钥匙。

和完全没有大气层的火星不同,金星的表面和地球一样,覆盖了一层厚厚的高反射性大气,阻挡了来自太空中,可能抵达其表面的光。这层浓厚的迷雾,也给人类探索金星地表造成了巨大的困难,使得它成为太阳系中除了太阳以外,最难登陆的星球。尽管金星是夜空最第二亮的行星,人类却从未窥探到它的表面,一直到1950年,很多人都猜测金星的表面存在着生命。

冷战时期,在军备竞赛的压力下,苏联从1961年开始,总共发射了22台探测器,无一例外失败了,在此期间,美国也发射了4台探测器,依旧没有逃过毁灭的命运。直到1975年6月8日,苏联发射的金星9号探测器第一次成功越过金星的大气层,人类终于看到了第一张金星表面影像,并且对这个星球的物质构成有了更多的了解。

除了大小、质量、体积等,金星在星球的物质构成上和地球几乎一模一样。可是为什么,地球还是像天堂一样,而金星却成了地狱呢?

这一切都要从太阳的温度说起。

海洋+火山:孕育生命的摇篮?

阳光,万物之母,万物之源,赋予了地球上所有生命温暖。

太阳自恒星育婴室诞生以来,已经经历了45亿年的时光。通过构建太阳的理论模型,科学界普遍认为太阳在38至25亿年前的古代时期,亮度只有现在的75%,也就意味着当时太阳散发出来的温度要比现在低的多。这种微弱的光芒,等到达地球上的时候,温度已经过低,根本不足以使地球表面的水维持液态,更别说生命的诞生。

金星比地球距离太阳的距离要近0.28AU(1AU=149,597,870,700米),这段距离使得对于地球而言过冷的温度,在金星却恰到好处,使得水可以以液态的形式存在。金星的底表密布着巨大的山谷,谷底呈现统一的V字形,这就是典型的河道冲刷。这些河道宽度可以达到20km,数百米深,并且长达上百公里。而且金星上的上万座火山和撞击坑壁边都有放射性分布的痕迹,证明这些都曾是被水溢满的湖泊。在一些低洼的盆地地区,还会有三角洲和冲击平原堆积的地区...可以想象,金星当年是怎样一个充满波光水色的蓝色星球啊,滔天的巨量可以达到几百米高,金星的Eridania盆地,底部沉积了超过400m厚的深海热液堆积物,证明当年这个盆地是被水充满的,而仅仅是这个盆地的水量体积,就是地球现在大海里所有的海水加起来的2-3倍。

在这样一个充满水源,还有不断爆发的火山的环境里,金星会不会诞生过生命呢?

虽然人类目前尚未破解生命的起源,但是目前最热的有“RNA世界假说”和“海底热泉口”假说。我们都知道DNA是所以动物身体内不可或缺的遗传物质,但是DNA需要在一种叫做RNA的物质指导下,才能合成蛋白质,提供人体所需的能量。因此科学家们推测,地球上早期的生命分子应该是先以RNA的形式出现的,而且科学家们也在实验室里合称了拥有部分自我复制功能的RNA分子,证明了RNA本身也能充当遗传物。因此生化学家杰拉德.乔伊斯提出了“分子生物学之梦”的猜想,认为生命起源于第一个变异了并且能进行自我复制的RNA分子。但是这个假说也存在很多问题,比如科学家们合成的能自我复制的RNA物质无法在生命体内生存等。

所以除了“RNA世界假说”,还有另一个同样影响力巨大的学说“海底热泉口”,这来自于科学家们对于海底世界的探索。1949年,人们发现红海的海床裂缝里有不同寻常的热水反应。1977年,杰克.科利斯领导的海洋地质团队第一次在加拉帕戈斯裂谷热泉附近发现了一个生态系统。这些海蒂热泉的温度可以达到300、400度,而且充斥着二氧化硫、一氧化碳等有毒气体,条件极为恶劣,但是竟然有生命的存在。这个发现催生了一种和RNA学说完全不同的猜想,他们盯上了DNA中的线粒体。线粒体拥有自己本身的遗传物质和遗传体系,而其产生能量的方式就是通过氢离子的定向移动完成的。所以如果有大量的氢离子存在,就可以给早期细胞提供足够的能量。而且海底热泉恶劣的环境和地球海洋刚形成时非常像,所以很多科学家猜想,生命起源于海底热泉附近。

而44亿年前的金星,完全满足这样的条件,也许那滔天巨浪的海底,已经有生命悄悄萌芽。

母亲or杀手:太阳的温度

但是随着太阳这颗恒星温度越来越高,金星上的情景完全变了样。

随着气温的提升,水无法再以液体的形态存在,蒸发成了气体,这些水蒸气一旦进入了大气中,就会形成一道屏障,并且不断地吸收热量。这个时候的金星,就像是一只微波炉里的烤鸡,越来越热的温度又反过来加剧了这场温室效应。

但是有写小伙伴会问了,温室效应是由二氧化碳(CO2)这种气体导致的,水蒸气就算是气体也是H2O,和二氧化碳有什么关系?这是因为,H2O在太阳紫外线的照射下,会分解成氢和氧,这里又要提到一个概念:星球的逃逸速度。现在想象一下,你往前用力地抛出一块石头,在地球重力的影响下,石头很快就会以抛物线的弧度落到地面上。而如果,现在换成一个大力士(比如施瓦辛格),他也用力地向前丢这块石头,虽然石头最终还会落到地面上,但是它飞行的距离会更远一点。而当石头的初始速度足够大,大道它下落抛物线的弧线和地球表面向下弯曲的弧线一样,那这块石头就不会落回地面,而会环绕着地球运行,成为一颗卫星。而如果此时继续增加石头的速度,地球的引力已经不足以拉住它了,它就不会再落回地球,而是从地球逃开了,这就是所谓的逃逸速度。

而根据热力学的计算公式,只有质量最轻的氢和氦元素可以逃离金星,其他较重的元素,比如氧气、二氧化碳则永远不可能逃离金星。所以没有氢的氧元素,只能和星球中的碳元素组合形成了大量的二氧化碳,把金星彻底烤成了一块焦土,再也没有生命存在的可能了。

我们的星球,这颗蓝色的梦幻之地,正处在最合适,最舒适的时代里,太阳也处于壮年。科学家们预测,现有的燃料还够太阳燃烧50亿年之久,等太阳熄灭的那一天,地球也逃脱不了毁灭的命运,人类彼时又将何去何从呢?

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