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pzzdm:對於地外生命的探討系列(一)
送交者: pzzdm.com 2010年02月25日20:01:41 於 [教育學術] 發送悄悄話

當我們仰望夜空的時候,時不時會思考在這麼多的星星中,會不會有一顆也像我們的太陽一樣,周圍有存在智慧生命的行星圍繞呢

退一步說,生命的存在是一個極為稀有的偶然,還是宇宙間的一種普遍現象呢。

在我們的太陽系中,目前僅僅發現地球上存在生命,和更高等的智慧生命。其它有可能有生命存在,或存在過的星體有火星和木星的衛星歐羅巴。還有一些比較不太可能存在生命,但有不能完全排除的星體,如土衛六(泰坦)和木星的衛星伊娥。所以,要想尋找高等生命,最好還是把眼光放遠一點。

從90年代中期到現在,已經找到了數百顆圍繞其它恆星運行的行星。不過這些行星大多在離恆星很近的軌道上,表面溫度很高。而且大部分被發現的行星都是類似木星一樣的氣態行星。在氣態行星上,存在生命的可能性比較低。雖然arthur c. clark的科幻小說中猜想過氣態行星上的生命形態,我個人認為那個比較離譜。不過,既然有氣態行星,這些大行星很可能有很多衛星。有些比較大的衛星上的環境有可能跟地球相似。所以發現很多這樣的氣態行星也不是壞事。那麼,到底行星的存在是普遍現象還是偶然小概率的現象呢?

我認為,在單一恆星系統中,行星是普遍存在的。單一恆星系統是指像我們太陽這樣沒有伴星的系統。在銀河系中,大多數恆星系是雙星,甚至多星系統。單星系統大概只占1/3.

為什麼我推測單星系統普遍存在行星呢?

答案:角動量守恆定律。

什麼是角動量守恆呢?比較常見的比方是,花樣滑冰運動員在冰上轉圈時,如果把雙臂和腿收緊,轉速就會大大加快。這個就是角動量守恆。

以我們的太陽係為例。太陽系據推測是有一團直徑大概在1到2光年的氣體在引力作用下塌縮形成的。我們假設這團氣體直徑是2光年。再假設在開始塌縮之前,氣體外緣在以1千米/秒的速度圍繞引力中心旋轉。(這個速度聽起來很快,實際上在太空裡是很慢的!1光年是9.5x 10^12千米。如果氣體外緣以1千米/S的速度運行,轉一圈需要一百90萬年!)。 那麼我們看如果沒有任何行星形成。這團氣體直接塌縮成太陽。原來在這團氣體外緣運動的氣體分子現在在太陽表面運動。太陽的半徑是70萬公里,即0.7×10^6千米。從一光年塌縮到太陽的半徑,自轉軸縮小了1.36×10^7倍。所以外緣的氣體分子現在在太陽表面圍繞太陽核心的運動速度應該是1千3百60萬公里/秒,也就是光速的40多倍!!!!這個可能嗎?太陽早解體了。

所以說,如果沒有行星是不行的!實際上,雖然太陽系的質量的99.8%集中在太陽身上,但是太陽系的角動量的98%集中在圍繞太陽運動的行星上。所以,這就是為什麼我推論單星系統中行星應該是普遍存在的。在雙星或多星系統中,角動量由兩顆恆星或多顆恆星的相對運動解決了,所以在雙星系統或者多星系統中,行星是沒有存在的必要的(當然也可以存在,但是沒有必要性)。

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