金星上曾經(jīng)存在過生命嗎?科學(xué)家們開發(fā)了新的方程式來找出答案。

是什么驅(qū)使我們?cè)谡麄€(gè)太陽系以及漫游車和著陸器中發(fā)送探測(cè)器火星?這并不便宜,也不容易。這是因?yàn)槲覀兩钤谝粋€(gè)巨大的自然拼圖中,我們想了解它。

這是原因之一。但太空探索的主要原因是尋找地球以外的生命。我們的星球可能是唯一擁有生命的星球,這是一個(gè)令人不安的想法。

我們對(duì)生命的搜索集中在火星和太陽系冰冷的海洋衛(wèi)星上。金星吸引了一些注意力,盡管它看起來并不友好。盡管金星的性質(zhì)不適合居住,但它是一顆類地行星,在大小、質(zhì)量和體積組成上與我們自己的行星相似。

金星和地球都位于宜居帶,盡管有人說金星只是在技術(shù)上有所涉及。不知何故,他們的氣候發(fā)生了巨大的分歧,地球仍然適合居住,而金星則遭受了極端的溫室效應(yīng)。

所以,金星可以告訴我們,在很多方面相似的巖石行星如何在其他方面大不相同。

隨著我們對(duì)生命或至少宜居性的尋找擴(kuò)展到其他太陽周圍的遙遠(yuǎn)系外行星,金星為我們提供了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。它可以幫助我們了解其他恒星宜居帶中的巖石行星。

根據(jù)最近 2025 年月球和行星科學(xué)會(huì)議上的演講,一個(gè)方程讓人想起Drake 方程可以確定金星上存在生命的概率,以及這可以告訴我們關(guān)于其他世界的信息。

演示文稿的標(biāo)題為”行星生命的概率:金星生命方程和其他世界的未知數(shù)."該研究的主要作者是美國(guó)宇航局(NASA)艾姆斯研究中心(Ames Research Center)艾姆斯航空生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任戴安娜·金特里(Diana Gentry)。

由麥哲倫和先鋒號(hào)數(shù)據(jù)制作的金星雷達(dá)馬賽克圖像。(美國(guó)宇航局)

就像 Drake 方程 (DE) 一樣,我們無法填寫所有值。相反,DE 和金星生命方程 (VLE) 分別是思考銀河系和金星上生命的框架。

方程中的值不是靜態(tài)的,并且會(huì)隨時(shí)間而變化,因此 VLE 為我們提供了一個(gè)框架,用于思考過去、現(xiàn)在和未來生命的可能性。

作者寫道:“VLE 的基本目標(biāo)是提供一個(gè)腳手架,用于根據(jù)可以通過觀察、實(shí)驗(yàn)和建模進(jìn)行限制或量化的因素來估計(jì)生命的機(jī)會(huì)。

關(guān)于金星的歷史,有許多問題缺乏令人滿意的答案。盡管如此,科學(xué)家們還是把一些事情拼湊在一起。

這顆炙熱的星球可能已經(jīng)享受了一段溫暖的海水。在那段時(shí)間里,會(huì)出現(xiàn)對(duì)生命很重要的陸地-水界面。這一時(shí)期與地球的哈迪亞晚期和太古宙早期相吻合。

由于這是生命出現(xiàn)在地球上的時(shí)間,因此生命能夠在金星上出現(xiàn)的可能性非常大。

這讓我們想到了一個(gè)有爭(zhēng)議的想法:如果金星擁有簡(jiǎn)單的生命,它有可能能夠在金星的云層中生存到今天。在大約 50 公里的高度,條件出奇地溫和,溫度和壓力與地球相似。

與 DE 一樣,VLE 也基于關(guān)鍵參數(shù)。DE 使用八個(gè)參數(shù),而 VLE 使用三個(gè)參數(shù):Origination、Robustness 和 Continuity。VLE 公式為>

“VLE 的術(shù)語是 L,即在相關(guān)時(shí)間存在生命的可能性;O(起源),生命在相關(guān)時(shí)間之前出現(xiàn)和建立的機(jī)會(huì);R(穩(wěn)健性),生物圈隨時(shí)間的潛在大小和多樣性;和 C(連續(xù)性),即適合生命的條件在空間和時(shí)間上持續(xù)到所討論的時(shí)間的機(jī)會(huì),“作者解釋說。

該方程與生命的類型及其規(guī)模無關(guān),方程中的所有因素都從 0 和 1 開始,前者表示沒有機(jī)會(huì),后者表示確定性。

每個(gè)變量背后都有不同的因素。對(duì)于發(fā)起,需要考慮以下因素:

  • 非生物發(fā)生起源的可能性
  • 泛精子癥起源的可能性,由恒星系統(tǒng)中其他位置生命的可能性和行星際物質(zhì)傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)提供信息
  • 兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立基因的幾率(例如,非生物發(fā)生和泛精子癥同時(shí)發(fā)生)
  • 爆發(fā)或生命擴(kuò)張到其起源點(diǎn)之外以占據(jù)地球的幾率

其中一些非常難以量化,例如突破的機(jī)會(huì)。我們知道生命在地球上傳播得相對(duì)較快,但我們對(duì)細(xì)節(jié)知之甚少。

來源是 VLE 中唯一不隨時(shí)間變化的因素。它是 0 或 1。

當(dāng)談到 R 或穩(wěn)健性時(shí),作者考慮了行星生物量隨時(shí)間變化的最佳情況。這取決于必需營(yíng)養(yǎng)素的可用性,例如中國(guó)人以及能源可用性。

當(dāng)具體考慮金星時(shí),當(dāng)陸地-水界面消失時(shí),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可獲得性變得較少。金星也可能經(jīng)歷了一段板塊構(gòu)造時(shí)期,這影響了 CHNOPS 的可用性。一旦結(jié)束,它就影響了 Robustness。

生命的功能多樣性也會(huì)影響 R,因?yàn)樯m應(yīng)的生態(tài)位越多,當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí),它的生存機(jī)會(huì)就越大。作者寫道:“低 R 值表明一個(gè)小或脆弱的生物圈更容易因最終連續(xù)性項(xiàng)中捕獲的威脅而滅絕。

卡爾·薩根 (Carl Sagan) 將地球描述為“一個(gè)充滿生命漣漪的世界”。地球似乎具有很高的 R 值,這有助于解釋為什么它會(huì)持續(xù)到今天。

“地球上的生命已經(jīng)廣泛而多樣,足以在一些大規(guī)模滅絕(瓶頸)事件中持續(xù)存在,包括小行星影響和全球冰川作用——其中一些發(fā)生在其歷史上很早的時(shí)候,“作者解釋說。

第三個(gè)因素,連續(xù)性,也取決于幾個(gè)因素。這些因素包括恒星的穩(wěn)定性和壽命、行星的軌道穩(wěn)定性、行星地質(zhì)穩(wěn)定性,包括持續(xù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)等,以及發(fā)生重大破壞性事件(如長(zhǎng)期火山活動(dòng)或大型撞擊)的可能性。

另一種是生物(生命引起的)不穩(wěn)定性,例如,當(dāng)?shù)厍虻?a>大氧合事件改變了海洋和大氣的化學(xué)成分。

VLE 示意圖。此圖中 L 的最終估計(jì)值表示一個(gè)說明性示例,該示例使用每個(gè)因子的潛在低估計(jì)值和高范圍。(Izenberg 等人,2021 年)

科學(xué)家們對(duì)其中一些因素有很好的處理,比如恒星壽命和行星軌道。然而,其他因素,如生物不穩(wěn)定性,很難受到約束。

作者解釋說:“C 的值為 0 表示在原始事件(包括突破)的時(shí)間點(diǎn)和正在評(píng)估的時(shí)間之間至少發(fā)生了一次完全滅絕事件。

地球似乎從未完全滅絕,但這是可能的。我們無法知道生命是否在我們的星球上不間斷地生存下來,或者它是否在地球歷史的早期就已經(jīng)滅絕,然后又重新出現(xiàn)。

VLE 與 DE 存在相同的障礙。我們只知道一個(gè)出現(xiàn)生命的地方:地球。但是,無論我們喜歡與否,這都是我們的起點(diǎn),VLE 是加深我們理解的框架。

“雖然我們目前受到作者寫的限制。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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