一顆幸運的行星

到底是類地行星普遍存在，還是太陽系形成時的一系列獨特事件造就了我們這個獨一無二的家園，這一點依然有待考證。

——約翰·錢伯斯、杰奎琳·密頓

我們出現在地球上其實源于一系列幸運的事件，這些偶然事件讓地球變成了適宜生存的家園。首先，地球環繞太陽公轉，且處于太陽系的“金發姑娘地帶”（或稱宜居帶）。“金發姑娘地帶”源于一則童話。在童話中，挑剔的金發姑娘想要自己的粥既不太涼，也不太燙，而是要剛剛好，而地球表面與太陽之間的距離，正好能讓地球表面的溫度既不太熱也不太冷——剛好符合金發姑娘的要求。多虧了地球表面一層薄薄的溫室氣體鎖住了太陽的熱量，大部分地表的水才得以保持液態。還有一點也很重要——地球的軌道接近正圓。如果地球軌道更接近橢圓形（軌道離心率更高）的話，地球的季相變化就會更明顯。雖然溫帶地區確實會有冬冷夏熱的現象，但這是由于地軸存在偏角而產生的現象，和地球軌道離心率無關。

早期的地球曾被月球撞擊，這可能也是一大幸事，因為正是這次撞擊讓地軸產生了約23度的傾斜。這個傾斜偏角的作用可大了。從赤道上看，太陽光在地球上的直射點從7月至12月向南移動，而在1月至6月向北移動。在地球上，熱帶輻合帶內的熱帶降雨區域每年都會跟隨太陽入射點的變化來回變化，也正因為如此，熱帶季風才會每年在同樣的時間規則地出現。如果地軸沒有傾斜，將只有赤道附近一條極窄的帶狀區域會不斷降雨，但地軸的偏角讓降雨區域擴展到整個熱帶地區。這個偏角還讓北極地區在短暫的夏季白天變長，溫暖了北極凍原上的植被，讓西伯利亞的森林得以存活，也讓加拿大阿爾伯塔地區長出了小麥。(4)規則的季相變化是地表生物多樣性產生的一個重要因素，而這一切都源于地軸傾斜。

此外，地球的大小也剛剛好！如果體積更大的話，引力也會更強，使得像猴子這樣靈活的陸生動物無法存在。體積更大的行星還會擁有更厚重的大氣，比如金星的大氣層，而這有可能會讓地表生物無法呼吸。相應地，體積小的行星引力也小，大氣層也相對較薄，而這對地表生物的存活至關重要。不僅如此，地球的自轉速度還使得白天不會太熱，夜晚也不會太冷。如果地球自轉速度加快，就有可能形成不停歇的颶風，斬斷陸地植物的活路，而自轉速度減慢則會導致夜晚寒冷漫長，而白天炎熱炙烤。在這種情況下，海洋生物也許還有一條活路，但陸地上肯定毫無生機了。

地球能在太陽系中獨樹一幟，還有一個重要的原因，那就是板塊構造。地球的水域面積很大，在水中溶解的礦物在海底被加熱，最終形成了不斷運動的地球地殼。大約在30億年前，地殼開始逐漸分裂成為幾塊巨大的大陸板塊，巖漿從海床里噴出，填滿板塊之間的縫隙并把板塊向兩邊推開，這些板塊就被推動著，在地球表面漂移。當兩個板塊相遇時，一塊就會擠壓另一塊，壓制其下的海床并在陸地上形成高聳的山峰。后面，我們會談到山峰對陸地生物多樣性的益處。同時，大陸漂移也讓陸地始終穩定在海平面以上，這很重要。加拿大、澳大利亞和格陵蘭島的部分地區在30億年前就已經形成，要不是因為板塊構造，這些陸地早就被海水侵蝕殆盡，沉到8000里深的海底去了，而我們也可能都是魚了！

板塊構造還有一個重大作用。雨水能夠吸收空氣中的二氧化碳，形成酸性很弱的碳酸，它又與巖石發生反應，形成碳酸鹽。碳酸鹽又被一些海洋動物吸收，用來制造或加固它們的殼。這一系列化學反應的結果，便是二氧化碳從空氣中被除去，并最終固定在了海底。這其實很不利，因為二氧化碳在大氣層中的含量會越來越少。一旦沒有這種溫室氣體，地球表面的溫度會急劇下降至冰點。但這時候，大陸漂移了！在某些大陸板塊的底部海床被其他前進的板塊碰撞并擠壓時，海床上沉積的巖石就會在海底受熱融化，逐漸形成火山，把二氧化碳再次噴回空氣中！(5)這個向大氣層返還二氧化碳的過程，在過去30億年里一直維持著地球的溫度和生命。綜上所述，板塊構造使得陸地高于海平面并保持著干燥狀態，制造了高聳的山脈，并以循環的方式將二氧化碳帶回大氣層。這還不算完，大陸板塊交匯形成火山的同時，一些礦物元素也趁機進行化合、濃縮，形成富礦。我們的幾個行星兄弟里，沒有誰存在類似的過程，也沒有誰有這個本事在近表面的區域內形成礦物（因此在月球或火星上采礦是天方夜譚）。沒有板塊構造，我們基本上也就無法冶金了。

我們越了解地球和太陽系，就越會發現它們的特殊性。外太空近乎真空，溫度只比絕對零攝氏度稍高一點點。在太空行走時如果不穿宇航服會被當場凍死。與宇宙的寒冷形成鮮明對比的是，恒星內部的高溫能達到千百萬攝氏度，其發光的外表也有幾千攝氏度。我們頭頂的蒼穹雖然茫茫無際，但溫度適宜的類地行星實在寥寥無幾。

更為神奇的是，我們的恒星太陽也不是個平凡的家伙。首先，太陽是一顆獨立的恒星，沒有與之構成多星系統的其他恒星來干擾太陽系行星的軌道。太陽也是一顆體積較大的恒星，它的體積和釋放的能量大于80%的恒星。如果恒星體積小，想讓水保持液態，行星就得離恒星更近，但這樣就會產生問題。行星過于貼近恒星，很可能就會被恒星潮汐鎖定，即永遠只有一面面對恒星。而在這種情況下，圍繞較小的恒星運轉的行星上就幾乎不可能出現類似于地球的生物。（月球就被地球潮汐鎖定了，因此我們永遠只能看到月球美麗的側臉。水星和金星也和太陽貼得過近，因此自轉速度極慢。(6)）

還有一條來自宇宙的好消息：因為太陽比較大，所以它遠比很多小恒星更穩定。太陽形成于45.6億年前，在過去幾十億年里，它打個嗝都能讓地球上的生命全軍覆沒。其他恒星就沒這么乖了，它們動不動就爆炸一次。另外，太陽與擁擠而危險的銀河系中心也保持著一段安全的距離。誰知道附近的一顆超新星爆炸會給生物圈造成多大的浩劫呢！太陽保持了40多億年的穩定，地球也因此不斷孕育出更加繁盛的物種。從更宏觀的天文視角來看，我們能夠生存在這個稀有、特殊的星球上，其實無比幸運。

許多人宣稱，銀河系內存在無數顆類地行星，那么類似的文明想必也非常普遍，然而我們了解得越深入，就越發現這不太可能。搜尋地外文明項目（SETI）一直在搜索天幕，尋找來自太空的無線電信號，然而40多年過去了，還沒截獲一條可供解讀的信息。(7)而且，復雜的生命體也沒有進化到能穿越太空，開展星際旅行的程度。如果星際旅行者確實存在的話，他們也只能是那種能夠“沉睡”數千年的機器人。要知道，恒星之間計算距離的單位都是光年，而光一秒鐘能跑30萬千米，所以于生命體而言，進行星際穿越目前仍是幻想。好了，“天體生物學”（一門沒有研究對象的科學）就先討論到這兒，我們還是回到地球上來吧。(8)