太陽系宜居帶是什麼意思?它的寬帶是多少?

岷山23


“宜居帶”是指在一顆恆星周圍的一定距離範圍,在這一範圍內水可以以液態形式存在的一條環帶。這是因為科學家認為液態水是生命生存或發展的重要前提,如果一顆行星恰好落在這一範圍內,那麼這顆恆星就會被認為有更大幾率擁有生命或至少擁有生命可以生存的環境。

當然,這個宜居帶的條件是以地球生命為模板規定的,因為在沒有發現其他地外生命,特別是智慧生命之前,地球生命生存的環境會被認為是相對大概率產生生命的一種模式,至於其他諸如硅基生命,氨基生命或者是以純能量形式的這些科幻小說中的生命形態因為沒有發現過,所以是不會花費更多的精力或資金去研究這些虛無縹緲的小概率事件的。

目前認為太陽系的宜居帶範圍是從距離太陽0.95個天文單位(約1.42億千米)到2.4個天文單位(約3.59億千米)的範圍為宜居帶,其寬度約為2.17億千米,按照這個標準,太陽系的宜居帶中只有三個大型天體,分別是地球、月球以及火星(1.52天文單位)。金星(0.72天文單位)由於距離太陽近了些就被排除在外了。在太陽系宜居帶這個三天體中,月球的重力只有地球的1/6,並且沒有大氣沒有水,火星的重力是地球的1/3,有稀薄的大氣,但也十分缺水,所以只有地球孕育並發展了生命。

當然,宜居帶不是誕生生命的必要條件,只是位於宜居帶中的天體出現生命的概率更高,一些處在宜居帶之外的天體上也有可能擁有生命,比如太陽系中的木衛二與土衛六也被認為具備一些嗜極微生物生存的條件,儘管如此,這也不意味著這兩顆行星適合人類或類似人類這種高級生命的生存,而是那上面有可能生活著一些嗜極微生物,這些微生物可以在極端的環境中生存。

木衛二上的水的儲量比地球還多,但木衛二的表面溫度非常低,即使在木衛二的赤道地區,表面溫度也只有-160 ℃,所以木衛二表面的水都是以冰的形態存在的。但由於木星巨大的引力對木衛二造成的潮汐加熱以及木衛二內部的地質活動,有可能在冰層下存在著液態水的海洋,甚至還可能有海底熱泉。在這樣的環境中是有可能生活著嗜極微生物的,這些微生物不需要太陽光,只需利用海底熱泉噴出的礦物質作為能量來源就可以生存,在地球的海底熱泉附近就發現生活著這樣的生命。

土衛六表面擁有濃厚的大氣,在其下方可能存在液態的甲烷海洋。在這裡,有可能生活著以甲烷作為基本成分的奇特生命。這些生物吸入的氣體不是氧氣而是氫氣,呼出的氣體不是二氧化碳而是甲烷,代謝的產物不是葡萄糖而是乙炔。總之,在太陽系的非宜居帶中確實有可能存在著生命,但也非常可能只是一些很初級的生命。

所以,人類還是慶幸地球這麼多年來一直穩定在這個“宜居帶”中,不冷不熱,還能有吃有喝。


清明的星空


太陽系宜居帶是什麼意思?它的寬度是多少?

宜居帶的概念是恆星周圍能讓水保持液態的一個距離範圍,因為在已知所有的生命種類中,液態水是一個極為關鍵的條件!因此我們將太陽系適合液態水存在的範圍叫做宜居帶!

太陽系的宜居帶,在金星軌道外緣到火星軌道外側之間,大約在0.7天文單位到1.5天文單位之間!地球幾乎處在正中,位置是最合適的!而火星則在宜居帶的冷邊緣!很多時候認為金星也處於太陽系的宜居帶熱邊緣!但金星失控的溫室效應則直接將其溫升推高至連最靠近太陽的水星都難以企及的程度!

宜居帶的大致估算

主序星階段的恆星的質量與光度關係的比例是,恆星的光度與質量的3-4次方成長正比,而壽命則與質量的2-3次方程反比!在宜居帶的概念中,距離是一個非常重要的概念,因為行星接收到的光輻射與行星軌道的距離平方程反比!

如果恆星的質量只有太陽的一半,那麼宜居帶在0.25-0.3天文單位之間!

如果恆星的質量是太陽的1.5倍,那麼它的宜居帶會在2-2.25天文單位之間!

非常明顯,處在宜居帶內的行星並不一定誕生出生命,當然在宜居帶外的行星也並非一定沒有生命!比如火星在冷邊緣,至少在現在看來是荒漠一片,也許在未來可能會一些令人欣喜的發現!但這個可能性實在太小了,希望越大失望也越大!

無論火星以前是什麼條件,但現在的火星就是這樣!

不過處在太陽系宜居帶意外的木星衛星系統和圖形衛星系統中卻是存在太多的“幻想”!比如木衛二厚厚的冰層下存在著潮汐引力加熱機制形成液態海洋,有熱量來源就有可能會有生命!儘管到現在仍然還在猜測中,但這也給我們以無盡的希望!

瞭解了太陽系裡的宜居帶,其實系外也有相當的行星處在宜居帶內,而且似乎有部分證據表明其中部分行星還存在液態水!

根據計算,開普勒-452b和開普勒-186f都處在宜居帶內,不過比較明顯的是開普勒-186是一顆紅矮星!它的宜居帶可不是一個好玩的地方,假如它質量太小,燃燒不穩定,那麼宜居帶反而會變成更難生存的區域,因為那個位置距離恆星太近了!

比鄰星的宜居帶,距離恆星太近了(左側是太陽系水星軌道對比)

天倉五的宜居帶,為什麼要提下這個距離地球只有十二光年的恆星系?因為天倉五是一顆只有太陽0.7-0.8倍太陽質量之間的恆星,燃燒穩定幾乎沒有劇烈活動,而且不會發生氦閃,筆者在《流浪地球》最好的目的地選擇中首推天倉五,因為比鄰星是從太陽這個火坑跳出來努力了2500年又跳入了另一個火坑!

紅巨星時代太陽的宜居帶,已經從地球火星轉移到了木星與土星的軌道!但維持時間並不久,大約只有500萬-1000萬年時間!看上去這時間很久,其實人類從臘瑪古猿到現代人類,就需要這個時間,而從生命最初形態開始的話可能需要35億年以上!


星辰大海路上的種花家


宜居帶是指恆星系內可以讓液態水自然存在的一條環狀軌道,根據恆星質量的不同相應的宜居帶範圍也不同


我們的太陽作為一顆中等質量的黃矮星,其宜居帶位於地球到火星軌道之間,但未來這一宜居帶會因為太陽溫度的升高而逐漸向後移動,目前而言太陽系宜居帶寬度就是金星軌道後端到火星軌道後端這0.8個天文單位,而地球則正好處於宜居帶的正中央,火星稍微靠後了一點,但火星以前也是和地球一樣擁有液態水的藍色星球。

在目前的認知裡生命誕生都是需要液態水存在的,火星和地球雖然同處宜居帶之內,但火星的磁場在40億年前就消失了,失去磁場保護的火星從此直接暴露在太陽風的沖刷之下,表面的大氣層很快被剝離殆盡,原來充斥在地表的液態水也都被蒸發,只剩下如今溝壑縱橫的表面和兩極地區的冰蓋。


宜居帶只是理論上允許液態水存在的地方,並不是說宜居帶內的天體就都有液態水,因為畢竟月球和火星也都在宜居帶,而遠離宜居帶的木衛二其實也有自己的液態海洋,只不過位於幾十公里厚的冰層之下罷了。

宜居帶的參考價值要遠大於實際價值,天文學家們每發現一顆新的系外行星都會先看看它在不在宜居帶,但隨著未來科學技術水平的提升,人類文明的生存能力也會大大提高,到時候並不是非得在宜居帶內才能存活下去。


宇宙探索未解之迷


太陽系宜居帶說白了就是在距離恆星一定位置的生命適應帶,而這一帶的行星是由液態水的,而且有二氧化碳和氧氣等稀有氣體。所以我們的星球所在的位置就是妙不可言的位置,它是目前太陽系內僅有的一顆高等生命的星球。

那麼至於寬度而言,它是取決於該行星與地球的異同,以及恆星的大小、年齡等等的。我們可以借鑑地球與火星和與金星的距離就可以做出明顯的判斷:地球距離火星最近距離約為5500萬公里,最遠距離則超過4億公里,

而距離金星的距離是可以接近至3,820萬千米,這樣正好有一個參考區間,而地球就在這個區間正中央。
其他的行星要麼體積是過大的氣態行星,要麼就是沒有板塊運動的火星。總之原因不僅有一個。


粼曦的日記


“宜居帶”(habitable zone)其實就是指一顆恆星周圍的一定距離範圍,在這一範圍內水可以以液態形式存在,由於液態水被科學家們認為是生命生存所不可缺少的元素,因此如果一顆行星恰好落在這一範圍內,那麼它就被認為有更大的機會擁有生命或至少擁有生命可以生存的環境。題主智商感人。


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