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为什么开普勒452b适合人类宜居?科学家有什么判断标准?

模型思维

模型思维

NASA曾经在媒体会议中宣称,他们在距离地球1400光年外发现了一颗与地球非常相似的星球:开普勒452b。

研究发现,开普勒452b围绕运转的恒星与太阳非常相似,而开普勒452b在星系中的位置,和地球一样都处于星系宜居带。

但由于其他数据的缺乏,目前科学家们还不能判断开普勒452b是否适合人类宜居。但开普勒452b的发现,还是让很多人为之振奋,并亲切地称呼它为:地球的表哥。

那么问题来了,科学家是怎么判断开普勒452b是否适合人类宜居呢?

这其实涉及到天文学一个非常重要的研究方法:模型思维。我们知道,按照科学的标准方法,科学家们的实验必须具备可重复性,但是天文学研究的现象,很多是无法重现的现象,比如:宇宙大爆炸,超新星爆发等。

如果天文学领域也按照其他领域的标准去发论文,那么很多天文学家终其一生也发表不了一篇论文,而且他们的研究也无法开展。

那怎么办呢?

天文学家们想到一个办法,那就是提出理论模型,并尽可能让自己的模型嵌合多个理论,比如:宇宙大爆炸就是理论模型,而它嵌合了广义相对论,暗物质、暗能量等理论。

关于开普勒452b是否宜居,科学家们也有一个模型,那就是:宜居星球模型。

宜居星球模型

天文学家根据地球上的生态系统,提炼出了7个对于人类而言至关重要的环境因素,只要满足这7个因素的天体,就有可能适宜人类居住。

恒星系位于星系的宜居地带。以太阳系为例,太阳系内之所以可以诞生生命,和它在银河系的位置有关。如果太阳系太靠近银河系中心,那么银河系中心的高辐射物质会导致太阳系生物无法生存。如果太阳系太远离银河系,又将会导致重金属无法形成,从而使得生命无法诞生。只有位于银河系的宜居地带上的恒星系,才有可能诞生出生命。

星系位置。虽然太阳系位于恒星系的宜居地带,但是太阳系内部也有自己的宜居带,如果太靠近太阳,那将会因温度过高而导致生物无法生存。如果距离太阳太远,那么星球只能形成气态星球,以至于人类无法生存。

液态水,水对人类的重要性不言而喻,而拥有液态水也意味着该星球上的温度在0-100摄氏度之间,人类有可能在该星球上生存。

全球性磁场,恒星除了向外散发光与热之外,还会时时刻刻吹着太阳风,太阳风就是高能带电粒子,过量的太阳风会导致人类无法生存。

有大气层,人类的呼吸离不开大气,如果一个星球没有大气层的话,要么是该星球没有了全球性磁场,导致太阳风将大气层中的物质吹跑了。要么是该星球引力太小,无法束缚住大气层中的物质。除了大气层之外,大气层的成分对于人类也至关重要,如果大气层中没有臭氧层,那么紫外线将能够直接照射到人体表面,紫外线是电离辐射,电力辐射能够破坏DNA,以至于人类无法长时间在陆地表面生存。

有一颗体型较大的行星守护。在各个恒星系中,有许多小行星的存在,如果该星系中没有较大的行星守护,那么小行星将有可能因轨道变动而坠入其他星球轨道,使得该星球遭遇毁灭之灾,不利于生命长期生存。地球之所以没有经历这些,是因为木星质量较大,能够用引力弹弓的形式将小行星加速甩开,从而避免小行星撞击地球。在地球45亿多年的历史,木星只失手过一次,就是导致恐龙灭绝的那次小行星撞地球。

有一颗相对于自身而言小不了太多的卫星。

目前,人们只探测到开普勒452b位于恒星系的宜居带,而恒星系又位于星系的宜居带,至于开普勒452b是否有大气层、液态水等关键数据科学家们并不知道,因此我们无法判断它是否宜居。

总结

科学家和非科学家的区别就是在研究科学问题时会遵循着严苛的科学步骤。牛顿是最先开始这样进行科学实验的,后来人们又在牛顿工作方法的基础上,总结并添加了了几条内容,总结下来就是:科学要可定义、可重复实验、可证伪等。

然而天文学是个另类,由于天文现象的不可重复性,使得人们在研究天文学时,不能使用科学家们制定的科学方法,只能使用模型思维来解释宇宙现象。开普勒452b是否宜居,就是使用模型思维来回答的。

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