至今，生命已經(jīng)在地球上延續(xù)了40億年，即使從天體物理學的角度看，這段地質(zhì)時間也是非常漫長的。要知道，太陽的年齡也才不過45億年左右，地球的生命幾乎一直陪伴著太陽成長。
然而，放眼浩瀚的宇宙，人類再也找不到第二顆生命行星。即使地球上環(huán)境最惡劣的沙漠地帶，也遠比人類所發(fā)現(xiàn)的其他類地行星更加適合生命居住。所以，我們不禁要問，為何地球如此宜居?地球生命能夠延續(xù)數(shù)十億年而不滅，這到底是不是奇跡?
科學家認為，在宇宙中，或許存在很多能夠誕生早期生命的類地行星，但有兩個難得的外部條件使地球變得與眾不同。
木星：地球的“盾牌”
第一個外部條件是，地球有一個離自己不近不遠的巨型“盾牌”——木星。太陽系有八大行星，其中木星是氣態(tài)巨行星，質(zhì)量和體積也是最大的，質(zhì)量是地球的318倍，體積是地球的1316倍。太陽系其它七大行星的質(zhì)量全加起來也只有木星的40%，可見木星是非常非常大的，其引力也非常巨大，可以改變很多天體的運動軌跡。
這對我們來說是一件好事，我們的地球之所以能處在一個距離太陽不遠不近的位置上，擁有著適合我們生存的溫度，并且較少遭受小行星的撞擊，都有木星引力的功勞。甚至，科學家曾經(jīng)親眼目睹過木星為我們“挨刀”：1994年，蘇梅克-列維九號彗星從太陽系外側(cè)的小行星帶闖入太陽系內(nèi)部，它是有可能撞向地球的，幸好被木星攔下，然后在后者“身上”撞出了一條比地球直徑還長的疤痕。如果這樣的彗星撞在地球上，像恐龍時代的大滅絕事件恐怕就要再次發(fā)生。
蘇梅克-列維九號彗星使科學家意識到，正是木星為地球吸引了大量小行星或者彗星的“火力”，地球生命才能夠安全穩(wěn)定地發(fā)育數(shù)十億年，才會有人類的誕生和發(fā)展。即使是現(xiàn)在人類進入了高科技時代，仍然沒有辦法攔截沖向地球的小行星，如果這時候有一顆直徑達10千米的小行星向地球撞來，那么我們唯一能夠做的事情就是等死。
月球：地球的好伙伴
第二個外部條件是，地球身旁有一個大到不可思議的衛(wèi)星——月亮。行星有衛(wèi)星很正常，太陽系大部分的行星都有自己的衛(wèi)星陪伴?？墒窃虑蜻@顆衛(wèi)星卻與眾不同，它的質(zhì)量相對于地球來說太大了，按照正常的天體物理理論，行星與衛(wèi)星之間的質(zhì)量比一般要達到千倍以上，這樣衛(wèi)星才能夠安全穩(wěn)定地運行在行星周圍?？墒窃虑虻馁|(zhì)量卻達到了地球質(zhì)量的1/81，這樣高的比例在太陽系是獨一無二的，在宇宙中也是非常罕見的(至少，科學家目前還沒有發(fā)現(xiàn)第二例這樣的衛(wèi)星和行星的比例)。所以，科學家也搞不明白，月球這么大的天體是如何成為地球的衛(wèi)星，并且還能夠一直穩(wěn)定地陪伴地球到現(xiàn)在的。
有一個質(zhì)量非常大的月球守在地球的身邊，對于地球來說太重要了，尤其是對于生命的進化非常重要。我們都知道，月球的存在使得地球的潮汐現(xiàn)象非常明顯，發(fā)生潮汐時，不同深度的海水相對運動會出現(xiàn)粘滯力，并且海水與海底之間還會發(fā)生摩擦，這樣能夠給地球自轉(zhuǎn)起到“減速”的作用。正是這種不斷的減速，使地球一天可以擁有24個小時。如果沒有月球的這種引力拉扯，地球的自轉(zhuǎn)會快很多，一天可能會變成幾個小時，這非常不利于形成完美穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，對于生命的進化是非常不利的。
另外，月球較大的質(zhì)量同樣可以守護地球免遭小行星的撞擊。我們從月球上面密密麻麻的隕石坑就可以看到，在漫長的數(shù)十億年歲月里，月球不知為地球阻擋了多少次的小行星撞擊。有了木星和月球的保護，地球被小行星撞擊的概率才會非常非常低。
地球氣候為什么如此穩(wěn)定?
即使有木星和月亮為我們遮風擋雨，地球自身也未必能夠一直保持穩(wěn)定的氣候。當前的全球變暖告訴我們，氣候可以在短短幾百年之內(nèi)就可以發(fā)生巨大的變化，但事實卻是，地球在三四十億年的時間尺度上，經(jīng)歷過無數(shù)可以引發(fā)氣候巨變的事件，比如冰河時代、火山活動和小行星撞擊等，依然維持著適宜生命存活的宜居氣候。而且，如今太陽的亮度相較于生命進化之初已提高了30%，當時的地球已經(jīng)有液態(tài)水，那么按理說，現(xiàn)在地球的溫度應(yīng)該比那時高得多，至少液態(tài)水應(yīng)該已經(jīng)全被烤干了，但這種“地球變成水星”的情況也沒有出現(xiàn)。
為了解開地球為何能夠保持宜居氣候的謎題，科學家們提出了兩種理論。
第一種理論認為，地球可能擁有類似于“恒溫器”的功能，擁有一種或幾種氣候反饋機制，能夠通過對氣候變化產(chǎn)生反饋來防止地球氣溫過于偏離宜居氣候。第二種理論認為，地球可能就是眾多星球中最幸運的一顆，地球生命能夠走到今天全憑運氣。那么，哪種理論更接近真相呢?
對于遙遠恒星的天文觀測顯示，恒星大多都有行星環(huán)繞，其中一部分行星擁有合適的大小、密度和軌道距離，其表面的溫度在理論上適合生命存活?？茖W家們估計，單單銀河系至少就有20億顆擁有宜居氣候的候選行星。但就算是離我們最近的系外行星(圍繞比鄰星運行的行星)也在4光年之外，因此很難進行實地考察。于是，科學家通過計算機模擬的方式，研究了此類行星的氣候演化過程。
保持宜居需要好運
首先，科學家通過計算機程序生成10萬顆行星，每顆行星都隨機具備了不同的氣候反饋機制，比如，有的行星海冰融化時，反射陽光的冰層會被吸收陽光的海洋所取代，這反過來會導致更嚴重的變暖和更多的融化，這是一種放大氣候變化的正反饋;有的行星氣溫升高，溫室氣體增多，但大氣對于陽光的反射也加強，減緩了氣溫升高的過程，這就是一種減小氣候變化的負反饋。
為了研究不同的行星在巨大的地質(zhì)時間尺度上維持宜居性的可能，科學家對每顆行星進行100次模擬，每一次，行星都會從不同的初始溫度開始，然后暴露在隨機的不同的氣候事件中。這些事件代表著那些能改變氣候的因素，比如超級火山爆發(fā)、小行星的撞擊等。在每一次這樣的模擬中，行星的氣候變化都會被跟蹤記錄，直到它突破生命的承受條件，也就是溫度變得太熱或太冷為止。如果行星的溫度一直能夠維持在“安全”范圍內(nèi)，那么就模擬到30億年后終止，那時它就可被視作為一顆“成功”的行星，是可以進化出智慧生命的潛在搖籃。
模擬結(jié)果顯示，行星確實不太可能具有足夠強大的反饋機制，以保證在30億年的歲月里能夠在各種氣候事件的“打擊”下始終保持宜居狀態(tài)。在10萬顆行星中，能夠完成1次“成功”模擬的行星只有8.7%，能夠完成超過10次“成功”模擬的行星只有4.5%。只有在極罕見的情況下，行星的反饋機制才“夠用”，以致于無論遇見了什么樣的隨機氣候事件，都能在100次的模擬中，次次都維持自身的宜居性——這樣的概率只有十萬分之一。
這表明，能夠在30億年中始終保持宜居性的行星，很大程度是依靠了由一次又一次的好運氣所疊加起來的非凡好運氣才支撐下來的，而不是主要依靠行星本身具有的氣候調(diào)節(jié)能力。不過，一顆行星長期孕育生命也確實不能完全靠運氣，在模擬過程中，如果不為行星設(shè)計氣候反饋機制，那么它百分之百地會被氣候事件所破壞，完成“成功”模擬的概率只能是0。
所以，聯(lián)想到地球，也是同樣的道理。地球在40億年的時間里能夠一直保持著宜居的氣候，雖然與自身的氣候調(diào)節(jié)能力密不可分，但也不得不說，這其中更重要的是運氣成分。毫不夸張地說，地球生命延續(xù)至今，完全是一個偉大的奇跡。
