宜居带_百度百科
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“宜居带”(habitable zone)其实就是指一颗周围的一定距离范围，在这一范围内水可以以液态形式存在，由于液态水被科学家们认为是生命生存所不可缺少的元素，因此如果一颗恰好落在这一范围内，那么它就被认为有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。外文名habitable zone形&&&&式液态别&&&&称“适合居住带”一般研究“动物的宜居带”
适合生命存在的星球少之又少对于任何动物、植物、以至于微生物来说，都会有一个最合适其生存的地带。如果我们把上所有生物以及它们在不同演化阶段所需要的不同条件加以总结，将这些条件扩展到所需的条件、太阳的条件甚至是的条件等，就有了“宜居带”的概念。
“宜居带”也叫“适合居住带”。分多种生命对象讨论，一般研究的是“动物的宜居带”。宇宙的大部分空间对于生命来说是险恶之地，只有很少的地方能成为生命的绿洲。虚无的空间、炙热的恒星、气态的表面都难以驻留生命。我们似乎很难明确的给出生命所需要的环境条件。但看看地球上最基本生命的基本环境之后，我们不妨也设想一下：在宇宙中的其它角落是否也有提供生命的栖息之地呢？应该意识到，这样的思考并不是站在一个公平的立场，因为地球无论在哪个方面考虑都为生命提供了一个完美的栖息场所，而地球又是迄今为止发现的唯一一颗有生命驻留的。 对“宇宙宜居带”的讨论，需要从空间、时间、生物多样性等几方面进行。作为驻有各种生命的理想场所，地球一个最重要的特点就是其所处的位置，即与太阳的距离。
与太阳最合适的距离是定义“宜居带”的基础，在该地带可能会有与地球相似的存在。简单的说，宜居带中的行星接受所辐射的热量即不会少的使水结冰，也不会多的使水沸腾，刚好维持一个液态的海洋。
宜居带的范围应该由外部边缘的低温和内部边缘的高温限定。我们在的两个邻居——和给出了宜居带外部边界的例子。如果与太阳的距离近，行星表面就不会存在液态海洋，像金星；太远，又会被冻结。 如果将向外移动一些距离，或者减弱太阳辐射，就会使地球的表面温度降低直至冰雪覆盖。渐渐的二氧化碳也被冻结，形成干冰颗粒组成的云层，最终它们被冻结在形成冰盖。宜居带的宽度取决于该与的异同，以及的大小、年龄等。
我们可以这样说：在一个有一定碳含量的岩石行星表面，如果有一个稳定的液态海洋，它就具备了产生和驻留生命的条件。相对于的轨道而言，与太阳的距离近了30%，而远了50%，如果从接受阳光的角度来说，金星需要减少一半，而火星则需要增加一倍才可以。对于类地行星来说，动物的宜居带是这样一个范围：该行星可以在表面维持一个液态的海洋并且能够保持全球平均温度低于50℃。这个温度基本是动物生命生存条件的上限。
如果考虑现代人类（智慧生命）的居住环境，我们会得到一个更窄的“宜居带”：即一个可以生长足够庄稼供人食用的行星。相反，一个更宽更容易定义的宜居带是微生物生存的“宜居带”：它几乎包括了整个，并在太阳系形成不久一直到现在的范围。对于其它种类的“宜居带”，则要宽于高等生物但窄于微生物的了。以太阳系为例，因为我们的太阳在变亮，太阳系的宜居带也正在向外移动，由于温度增加，地球就会逐渐变为金星，不过我们不必担心，此情形会发生在20—30亿年以后，地球处于宜居带的时间还有60—80亿年。当然，太阳的亮度不断增加，一个处于冻结的可能会变得适合生命产生和繁衍。1978年，天体物理学家做了一个模拟计算，结果令人惊讶。他在计算中考虑了太阳光度随时间的变化。40亿年前，太阳的光度只有现在的70%。随着太阳光度的增加，宜居带向外推移。将所处的狭窄条带随整个演变而向外推移的范围称为“持续宜居带”。
他的计算表明，如果地球与太阳的距离再远1%，在地球演化史上将会出现一个不可逆转的冰期，而如果距离再进5%，它也可能出于一个不可逆转的温室状态。假若地球的轨道更扁一些，上述的距离限制会更加严格。
现在，有人认为哈特计算的宜居带过于狭窄，因为有几个效应他没有考虑到，其中很重要的就是“二氧化碳—硅酸盐循环”其作用就像空调一样将地球的温度调节在一个合适的范围。二氧化碳含量现在只占地球大气的0.03%，但它是一种温室气体：它的红外线吸收性质可以阻止辐射到地球表面的热量重新发散到太空中。
二氧化碳—硅酸盐循环的调节开始于地表风化作用，当行星比较温暖时，充分的光照和降水会使得风化速度加快，此时，从硅酸盐中释放的金属离子将大气中的二氧化碳沉淀成碳酸盐，从而使大气温度下降；当地表太冷的时，风化作用和二氧化碳的沉淀速率会下降，而火山释放的二氧化碳使温室效应增强，进而使大气温度重新升高。
这种负反馈效应使“持续宜居带”加宽，也让确定宜居带的条件变的更加复杂。
据此，美国滨州州立大学的天体生物学家詹姆士·卡斯廷和他的同事将“持续宜居带”定义为：在恒星周围的一个类地行星，拥有一个含有氮气、水和二氧化碳的大气，并且形成的气候可以维持以水为基础的生命。他们在1993年时估计，持续宜居带的宽度在0.95到1.15个。这个宽度比哈特计算的结果宽的多，但实际上却仍然很窄。的天文学家日发布报告说，他们在地球“附近”发现一颗行星。这颗与地球差不多大，可能适宜居住。
美国研究人员9月29日发表报告说，他们利用设在的“凯克”天文望远镜发现了这颗名叫的行星，它位于所在恒星系统的“宜居带”，可能适合生命存在。宜居带是指距离恒星远近合适的区域，在这一区域中，恒星传递给行星的热量适中，行星既不会太热也不太冷。这颗围绕一颗(的一种)运转，运行一周耗时不超过37天。这颗名为Gliese 581，距离地球大约20光年(189.21万亿公里)。以天文学标准衡量，这一距离不算远。
研究人员发现，这颗行星处于Gliese 581附近“宜居带”正中央。这个区域离恒星远近合适，适于液态水和生命存在。研究人员说，与中的一样，这颗系也被其恒星“锁定”，也就是说这颗行星的一面几乎永远面对恒星，另一面则几乎永远背对恒星，因此，其表面温差较大。
不过，按研究人员的说法，这颗行星明暗交界地带最适宜居住。这颗的引力与相近，足够防止大气“逃逸”，又能使人类直立行走。
天文学家们认为还有数百万个这样的类地行星等待我们去探索。天文学家把恒星根据颜色分成O、B、A、F、G、K、M几类。它们的颜色由蓝到红，温度由高到低，质量由大到小。我们的太阳属于G型。
恒星质量越大，燃烧就越快，寿命就越短。太阳的年龄为50亿年，的年龄也为46亿年，而自地球诞生大约12亿年才出现简单生命，经过30亿年才出现复杂生命，所以要想孕育出生命，恒星的寿命必须足够长。此外恒星的温度也不能太高，否则紫外线可以直接进入深水处，那是不可能进化出生命的。O、B、A这三类恒星寿命短且紫外线强，不满足这个条件，满足条件的只有F、G、K、M四类恒星。
M恒星：深海生命（非常靠近恒星）
K恒星：海洋生命和极地生命（靠近恒星）
G恒星：所有生命（像地球这样宜居带）
F恒星：所有生命（比地球的宜居带要远）恒星的决定了它的宜居带的位置，而发光度又由的大小、类型和年龄决定。对于那些比太阳更大的恒星来说，其宜居带向外移动的更快，持续时间也更短。
太阳在诞生后的100亿年内会相当稳定，但是一个比太阳大20%的恒星在经历20亿年后就会进入红巨星阶段。当一个恒星变为时，它的光度会增加数千倍，宜居带会远远的向外退去。质量为1.5倍的，其宜居带的时间存在时间将短的不足以演化出动物生命。由于紫外辐射的增加，更大的宜居带会更远甚至没有宜居带。
人们常说太阳是一颗很典型的恒星，但事实并非如此，因为95%的恒星比太阳小。对于这些比太阳小的来说，其宜居带更靠近恒星。但距离很近就会有更大的危险：当距离太阳很近的时候，的引潮效应就很容易将行星，导致行星只有一面朝向太阳。这种同步旋转会导致的黑暗面温度极端低下，白天温度又极高的现象。在太阳系周围类似的恒星中有2/3是或是聚星系统。可以考虑两种情况：一种是一个或多个之间距离太近，围绕所有的转；一种是伴星之间距离遥远，行星只围绕其中一个公转。
最近一些研究表明，两个恒星之间的距离至少是50个天文单位才可能形成行星。研究者阿兰·黑尔则认为要形成稳定的轨道，两个之间要么距离小于3000万千米，要么大于15亿千米。问题是，即是在多中形成了，那它是否能有一个稳定的轨道呢？
生命的演化和成长，至少在地球上需要一个长期的稳定的条件，这就要求一个稳定的轨道。一个轨道很扁的运行时，时而进入宜居带，时而又在宜居带外，这样也许对微生物还可以生存，但对于动物生命来说却是致命的。 而且，即使形成，其轨道会由于多个引力的作用而被，最终导致落入其中一个恒星中。
聚星系统中的另一个问题就是行星所接受的恒星辐射能量。即使轨道与在一个平面，其接受的能量也会由之间的掩食发生变化。S.H.道尔在他1970年出版的《人类可以居住的》中估计，行星接受的能量变化达到10%也不会影响居住环境。这个是有太多争议的问题：太阳的能量输出变化远远小于此数字，但却造成了气候变迁，最终影响到了生命种属的变化。其它类型的恒星系统，如中子星、白矮星等更不适合生命产生。而对于或者的附近空间，将会有更多的辐射和粒子，太多的引力变化影响轨道。的另一个不利之处就是它们由古老的组成，因此缺乏较重的元素，正如我们所知，重元素不仅提供了生命的栖息环境，同时也是组成生命的重要部分。对嗜极端环境微生物的的发现需要我们用与几年前不同的概念重新考虑“宜居带”。宜居带常常被限定为动物的宜居带，而那些嗜极端环境的微生物只需要很少的化学能和水就可以地下深处。而这样的环境可以包括宜居带以外的、甚至的近地表。
虽然根据詹姆士·卡斯廷的计算，火星处于宜居带以外，但最近“”号探测器对火星的探测表明，在非常浅的火星土壤下面有冰的存在，这样，火星表面就与永久冻土相似，在冰粒表面的水膜和冰下的液态水中，就具备生命存在的条件，因此，火星说不定很快就会被划为“宜居带”里。另一个例子就是，它可能有一个深达数百千米的海洋，这样，产生和孕育生命的机会就大大增加。由此可见，即使是处于宜居带外面的，它仍然有可能提供一个生命产生的条件。
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外星生命的完美家园 该是什么样子？
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问和答：如何评估其他星球的可居住性
原作者：Rebecca Boyle
发表时间：浏览量：3973评论数：0挑错数：0
科学家是怎样寻找类地行星（上面很可能有外星人哦）的。
&&&&&& Gliese 581&体系 这幅图这样拍摄是为了恰当的展示Gliese581这个内行星体系。G行星，正如前景所展示的，被认为是处在星系的宜居带上。不幸的是，一项新研究表明，我们无法在其他的恒星系逗留足够长一段时间。&Lynette Cook/ NASA
&&&&&& 目前，天文学家在宇宙深处进行各种探索，也在思考它的各种可能特性，而同时每个关于太阳系外行星的发现都令人激动。但是用不了多久，随着确认出来的太阳系外行星数量扩大到几千个，人们就会感到厌倦。到那时候，天文学家特别是天体生物学家将只能根据那些行星的有趣度来筛选出一些行星进行研究。下个月要发表的一篇新论文采用了一个崭新的两步评价体系，该体系会使这个筛选过程变得更加容易。我们采访了天体生物学家Dirk Schulze-Makuch，了解一下具体细节。 &&&&& 不像其他的天体生物学体系，这个新体系并没有把带水的岩石星球当成宜居性的唯一标准。Dirk Schulze-Makuch，该篇新论文的第一作者同时也是华盛顿州立大学的太空生物学家，说道，他们团队想要做到尽可能的无偏见。 &&&&&&&他们团队所提出的地球相似性指数主要考察行星或者它的月亮的大小、密度和轨道距离，也考察该行星所环绕的恒星的大小和温度，把这些考察参数和地球的作比较。该系数的另一个姐妹系数，行星宜居性指数，则是考察是否存在某种类型的稳定基质、一种能量源和合适的化学物质以及是否能贮存住一种液态溶剂，这种液态溶剂不一定是水。两个系数值的变化范围都是从0到1。 因此宇宙中到底哪里才是最像地球的宜居地（除了地球）？在浩如烟海的太阳系外行星中，Gliese581d的地球相似性系数达到了0.74的最高值。但是如果按行星宜居性系数来看的话，那么最合适的无疑是Titan，它的系数值达到0.64。顺便补充一下，火星的宜居性系数是0.64。 这些系数值也只是反映了那些用来计算它们的数据值，意义不大，不过研究者也强调还有更新和改进的空间。 PopSci采访了Schulze-Makuch，进一步了解这两个系数的相关细节，以及它们是如何帮助天文学家在星系间进行相关分类的。 &&& PopSci:为什么你觉得会有几个适合人类居住的太阳系外行星? &&& Dirk Schulze-Makuch: 目前，我们所发现的太阳系外行星大体上还主要是巨型气态行星，因为它们比较容易被发现。但随着研究的深入，我们也逐渐开始研究类地行星。它们中的大多数还仍然是超级地球的那种类型。 &&&&&&Gliese 581d是一个我相当感兴趣的行星，它大概有10个地球那么大。它在绕着一个红矮星转, 红矮星是一种亮度低于太阳的恒星。 Gilese 581d绕中心恒心绕转的轨道半径比地球的更小，但如果你把该恒星放大到太阳大小，以太阳系的尺度来考量的话，那么Gilese 581d则基本是处在火星轨道的位置上。火星要比地球小，但如果火星能够有10倍地球大，并且还有一个磁场和一个稠密的大气层，那么它上面就能够形成液态水构成的海洋。那样的话，火星就会是一个适合生命居住的星球了。 我们所提出的这个体系，它的关键，实际上是要对那些太阳系外行星，不论是已经发现的还是有待发现的，进行分类和优先级排序。目前我们已经发现了，超过700个的已确认的太阳系外行星和大约1500个未确认的太阳系外行星。这个数字很快就会达到几千。因为我们只有有限的资源，特别是这个财政预算吃紧的年代里，我们真的得认真考虑如何分配我们的资源，哪些行星适合生命居住，以及我们到底要研究哪些行星这样的问题。 从太空生物学的角度来看，太阳系内大概只有15个行星体值得研究。然而在太阳系外，目前已发现了相当多的行星体，以至于我们确实有必要对这些资源进行分类。它们中的一些距我们相当近。Gliese581星系距我们20光年远。看起来这很远，但如果从宇宙全局的角度看并不太远，因此这是一个值得我们感兴趣的星系。 &&&&那么我们要如何运用这个新分类体系? 为什么Titan 要比火星更宜居呢? &&& 我们提出了两个评价指标。其中一个就是地球相似性系数，这个系数主要考虑星体大小以及该星体与地球的相似度这两个因素。第二个指标是行星宜居性系数，在这个系数上，我们采取了一种新方法，来尽可能地保持开放性：不在传统意义上的宜居带上（也就是使水能够保持液体形态的类地轨道上）的星体也被纳入考虑范围。采用这个系数的话，Titan（土星的卫星）就要比火星更好了。 &&& 因为Titan上那个由氮气和甲烷构成的大气层相对稠密些。这种情况其实和早期地球很像。Titan上面有由碳氢化合物构成的湖，所以那上面也是有液态溶剂的，只是那种溶剂不是水而已。碳氢化合物或许可以作为一种溶剂。因为众所周知，碳物质是很一种组建有机体的很合适的材料，而Titan上也存在大量复杂的碳化合物，所以这里面完全有值得研究的地方。 &&& 另一个例子就是木卫2——上面有个液态海洋（NASA上周刚宣布的），就在那颗卫星的冰层下。 &&&&&& 宜居性到底是指什么？你又是如何来定义这个概念的，使得它能和你研究的所有星球都有关联？ 这里有几个参数指标。例如说，其中一个是行星上是否有个大气层。而如果那个星球上面有碳的话，我们就会查看下是否同样存在氮和磷。 还有那上面是否有个能够阻挡宇宙射线的磁场以及那上面是否存在些稳定态的液体溶剂也是参数指标。 因为我们不打算被地球中心主义所束缚，所以我们采用了这种分类体系。 我们并不要求说一定要有液态水存在或者说行星轨道一定得类似地球绕日轨道那样。我们只要求那上面存在有机化合物，但这不意味着那个有机化合物一定得是氨基酸或者其他什么特定物质。 我们的其中一个参数是关于是否存在适合生命体进行光合作用的环境。我们太阳系中从水星到土星的广大区域都在这个参数上满足指标。很显然，地球、火星和金星处在一个更宜居的区域内，但理论上这个宜居区可以扩展到土星那。所以如果你看到一颗亮度比较弱的棕矮星，那么那颗合适的行星的轨道半径需要更小点，这样才能继续获得足够的光线用来进行光合作用。我们在评选合适的行星上会尽可能的开放。 随着开普勒太空望远镜&(以及科罗太空望远镜) 发现越来越多的太阳系外行星， 我们开始更深入的去假想，当我们真的找到外星生命时，他们的可能存在形态。SETI学院的Seth Shostak甚至建议我们不要把范围只限制在智能生物范围内，还可以假想它们可能以智能机器的形式存在。那么你的新体系考虑过这个问题么，所搜索的行星体是否既包括了智能生命的星球也包括了机器星球？ 我们所考虑的是比较泛的生命形式。在前一版论文中，我们确实采用了一些生物复杂性系数指标。对于某些星球上存在的复杂的微生物体形式，我们定义了几个参数，然后根据这些参数来判断这些生命体的复杂度。但我们觉得这样做推测性太强了。而且在微生物或者细菌层面上，我们已经有一个更好的方法，所以单单做个比较泛的宜居性系数判断要简洁一些。 太阳系外的观察者可能很难检测到任何类型的宇宙飞船，因为相对于地球来说，它们太小了。但你可以检测到臭氧和甲烷，不过这些混合物并不稳定，因此它们得持续不断得被释放出来。如果它们无法被持续释放，那么你可能只能从这些混合中获得二氧化碳。但我们确实还是对臭氧和甲烷进行了测量，因为它们的存在意味着同时也存在某个化学平衡并产生某些物质。而这就是生命存在的基因层面的生物学标记。 这种指标当然也适用于智慧生命的寻找，但如果你发现的是一颗类似地球500万年前光景的行星，那会怎么样呢？当然你可以说发现了复杂生命体，但无论如何也无法确证那是智慧生命体。& 太阳系外行星HD 10180的周边环境：一位摄影爱好者的作品。ESO
&&& 这个新分类体系的一些潜在不足是？ &&&&&&& DSM: 研究一颗行星的行星史是我们目前还做不到的一件事，我们总是在该行星的一个特定时期来观察它。而这种状况特别是对火星研究来说影响很大。现阶段的火星，它的行星宜居性系数是低于Titan的。但是古代的火星（在它形成后500万年时）上是有一个海洋的，还有水底的沉淀物以及河流。那时候，还有磁场和一个浓密的大气层。所以古代火星在那个系数上的得分要比今天高很多。但这样的信息是无法从任何一个我们目前正在研究的太阳系外行星体上获得的。火星现在得分还相当高，但它过去的得分更高，由此可以推断目前火星上存在生命的几率还是很高的。但如果只是依据对太阳系外行星的观察，我们无法得出这样的结论。 我们想确保没有遗漏掉有价值的目标。一个寻找太阳系外行星的人可能会说，“好，这颗星球并不在一个类似地球轨道上，所以它就默认不是有价值的。”——而我们需要的是几个客观的参数，据此你或许可以说，“这不是一颗类地行星，但仍然不失为一颗适合其他生命形态生存的值得研究的星球。” &&& 你觉得人类要待到什么时候才能在其他星球上找到生命体？ 我觉得应该首先在太阳系中进行这种发现，而火星和土卫6是两个成功发现几率最高的地方。从历史和与地球的相似性来看，火星是最有可能找到生命体的。火星和地球之间游荡着大量的小行星。如果早期地球上面有生命的话，那么火星就是很适合生命体（地球上的）移民过去的。火星上面应该会有生命存在，我们只需要找到它并确证这一事实。 土卫6是一个更耗时的研究对象，但如果在上面发现了生命，那会更令人激动。如果我们能在上面找到生命，那么这种生命的形态将会和地球的大不一样，它们的生化机制将与我们的很不一样。土卫6上存在乙烷湖和甲烷湖，这与地球上的完全不一样。这也意味着土卫6上可能存在着起源形式与地球生命完全独立的生命体。对我而言，这才是最刺激的事情。在火星上，这也确实会很刺激，但你顶多只能据此推断出一些关于早期生命进化的东西；你无法据此推断出宇宙生命的一般形式以及它所可能的各种不同形式。 在太阳系外行星上，我们或许也可以发现一些生命足迹。但由于距离太远了，确认的难度将会很大。如果你是搞太空生物学的，那你确实有必要靠那个行星近一点做些实地研究。我看不出在地球上要如何做研究，除非那上面是一个能够向我们发送信号或者其他类似东西的智慧文明。当然你也可以说，“那是一个适合生命移民的星球。”至于说那上面是否有生命则肯定很难被确证。
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