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2012 年 3 月 13 日

太陽系外行星特展 (42)：行星適居性 (Planetary habitability)

文字提供 : 陳輝樺

說明 : 昨天提及本網站於 2009 年國際天文活動年裡，舉辦結合了近代天文觀測對宇宙大自然的認知與物種演化兩大自然科學領域的嶄新學科 ─ 天體生物學 (Astrobiology) 特展。除了介紹天體生物學的主要研究課題，包括：什麼是生命？生命怎樣在地球誕生？生命能忍受怎樣的環境？在其他星球上，構成生命的基本物質會是什麼？如何知道其他星球上，有否生命存活？‧‧‧等等宇宙生物學課題。特展內容還詳加介紹新近天文觀測上的重大成果，主題包括地外生命與文明的搜尋史、古文明透露的生命起源訊息、彗星帶來的驚奇、隕石揭開生命起源素材的啟示、恆星一生演化的啟示、適合生命孕育與繁衍的條件、太陽系裡被質疑可能會有生命跡象的星球、落不停的宇宙雨、 Miller-Urey 實驗、Jason Dworkin 實驗、星系裡搜尋到文明的機率、我們是宇宙生命的移民？、史匹哲紅外光太空望遠鏡關於生命起源的觀測。

其中在探討到適合生命孕育與繁衍的條件時，我們除了從生命的特徵來介紹生命科學家猜測的幾種生命起源模式以及相關的討論，並依據溫度、氣體、液體、重力、時間、空間等物理條件來分析適合生命繁衍的須要。強調人類摸索出生命的必要條件，首先要具備如同細胞的生命「結構」，其次是要有不匱乏的能量來維持結構，再來要能傳宗接代、繁殖，也就是要有複製的機制，最後需要能隨環境與時機變異的能力，而人類文明還需要「意識」。首先，生存需要有不匱乏能量來維持生物結構的穩定，而溫度正是能量的指標。所以，在生命存活過程中的合適溫度成為舉足輕重的影響因子。就以地球現有生物的存活條件，來推算如左上圖示太陽系的行星表面溫度可否讓生物存活，金星、地球、火星繞行太陽公轉所構成的環狀區域，有人稱之為適合居住的「生命帶」。太靠近太陽或遙遠的星球表面溫度，可能就不利於生物的存活。至於星球內部溫熱的環境，有否生命存活的空間？有待進一步搜索。上圖是傳統認知太陽系裡適合居住的「適居帶」(habitable zone)。

其次，生存要有不匱乏能量來維持生物結構的穩定，而大氣的組成成分正是提供著生命的新陳代謝與能量，液體條件是提供著生命新陳代謝的循環與能量。進而因為科技儀器的高度進展，原本我們難以到達的地方，如陽光永遠照射不到的涵洞、深海，極寒、極熱、高壓、酸鹼度極大等嚴苛生存條件的地方，我們竟然都能找著微生物的存活證據。從 2010 年的一期 SKY 文章所發表的右上圖來看，我們似乎已不能再以我們哺乳類的生存條件，來作為尋找其他生命存活的依據了。從極強酸到極強鹼 (PH 值 0 至 14) 和寬廣的溫度與氣體壓力範圍，似乎都能讓某些特殊的微生物存活下去，真的可以給予我們一個簡單的概念，所謂的 微生物處處逢生 。至於，重力因素不但會影響到大氣的組成分與濃度，而且也提供著生命的運動方式與能量消耗，且在重力的位差(簡稱潮汐力) 作用下，呈現潮汐的周期作用會誘導出生命的周期變化。而生命的孕育除了需要多元複雜的素材、也需要足夠時間進行繁複的化學反應，生命的繁衍更需要時間因素來調適環境變遷。
　

明日主題 : 太陽系外行星特展 (43)：生化型態假說 (Hypothetical types of biochemistry)

天文史上的今天 : 1969 年 3 月 13 日，美國太空總署 (NASA) 阿波羅計畫中的阿波羅 9 號 (Apollo 9) 升空測試登月小艇 (Lunar Module)，今天安全回到地面。
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    主編 : 陳輝樺
         諮詢服務 : 陳輝樺或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學休閒事業管理系)

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