稀有地球假说,是不是像我们地球这样的行星太少……

稀有地球假说,是不是像我们地球这样的行星太少……
来源:中科院高能所
  EP4 稀有地球假说|超越费米悖论
  费米悖论来源于恩里科·费米在基于宇宙漫长年龄和庞大的星体数量的基本假设,经过一系列的计算后发现——地外文明存在性的过高估计与缺少地外文明存在的相关证据相矛盾,于是在1950年夏天的某个午餐的闲谈中提出了“外星人它们都在哪里?”的著名问题。
  简单来说,费米悖论指的是外星智慧生命(extraterrestrial intelligence, ETI)存在的高概率估计和明显缺乏证据。今天,让我们一起研究能够维持生命的行星太少的可能性吧!
  什么是稀有地球假说?
  1950年,美籍意大利裔物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)与洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的一些同事共进午餐。五年前,费米曾在这里工作,参与曼哈顿计划(Manhattan Project)。根据各种说法,谈话内容转向了外星人和最近一连串的不明飞行物。为此,费米发表了一份足以载入史册的声明:“大家(外星人)都到哪里去了?”
  这成为了费米悖论的基础,费米悖论指的是外星智能生命存在的高概率估计,但明显缺乏证据。70年后,我们仍然没有回答这个问题,这引发了许多关于“大沉默”为何持续这样的理论。今天,我们要讨论另一个问题——像地球这样有生命存在的行星到底有多罕见?
  这就是众所周知的“稀有地球假说”,该假说认为,生命的出现和复杂的进化需要天体物理和地质条件的结合,而这些条件在我们的宇宙中是不常见的。这与之前著名科学家和SETI研究人员的观点相矛盾,他们认为地球是宇宙中典型的岩石行星。

  哥白尼原理
  普遍存在智慧生命的假设与各向同性宇宙的观点是一致的,这意味着在宏观尺度上,宇宙在各个方向都是相同的。这也符合哥白尼原理,即随机抽样的东西,很可能代表大多数情况。在天文学和宇宙学领域,这一原理认为,类地行星在我们的宇宙中很常见。
  但如果事实并非如此呢?如果地球实际上并不能代表整体,只是属于少数行星的一类,那该怎么办?如果地球是一个异常值呢?如果我们所熟知和喜爱的“淡蓝点”比我们所认为的更加稀有和珍贵呢?考虑到我们还没有在宇宙中发现任何外星智能(ETI)的证据,这难道不是更有可能的情况吗?
  起源
  “稀有地球”一词的名字来自于《稀有地球:宇宙中复杂生命为何罕见》 (Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in The Universe, 2000)一书,作者分别是华盛顿大学古生物学和天文学教授彼得·沃德(Peter Ward)和唐纳德·E·布朗利(Donald E。 Brownlee)。两人都是华盛顿大学天体生物学项目的成员,布朗利甚至是美国宇航局“星尘”小行星采样返回任务的首席研究员。
  正如作者所描述的那样,关于稀有地球的争论可以归结为两个中心假说:第一,微生物生命在行星系中很常见;第二,高级生命(动物)在宇宙中是罕见的。当这两个假说结合在一起时,必然会得出这样一个结论:类地行星是由一系列本身相当罕见的事件和环境演变而来的,这使得地球成为一个非常特殊的地方。
  这一论点是对两位作者在德雷克方程(由天文学家弗兰克·德雷克和著名的天文学家/科学传播者卡尔·萨根提出的)中发现的固有假设和偏见的回应,德雷克方程本质上主张有智慧的生命应该是丰富的。沃德和布朗利表示,这一假设的确令人惊叹,但他们质疑其可信度:

“德雷克方程的解包含了一些需要验证的隐藏假设。最重要的是,它假设一旦生命起源于某一颗行星,它就会朝着更高的复杂性去发展,在许多行星上最终发展成文化。这就是我们地球上发生的事情。