生命的摇篮,未必需要太阳。
银河系里有一类行星,没有母星,不绑定任何恒星系统,独自在星际空间漂流。你可以叫它们“流浪行星”。它们的周围没有阳光,温度接近绝对零度,是宇宙中最黑暗、最寒冷的地方之一。
但最近一项发表于《皇家天文学会月报》的研究发现,这些流浪行星的卫星上,液态海洋可以稳定存在长达43亿年。作为参照,地球的年龄是46亿年,而地球上最早的生命迹象出现在大约38亿年前。换句话说,43亿年足够从零开始,演化出复杂的生命。
不靠太阳,热量从哪来?
故事要从这些行星怎么变成流浪汉说起。行星系统在形成早期往往很不稳定,年轻的行星彼此靠得太近,引力相互干扰,有些就会被弹射出去,脱离恒星的束缚,成为宇宙中的独行者。慕尼黑大学的天体物理学家朱莉娅·罗切蒂此前的研究已经证明,气态巨行星在被弹射出去的过程中,不一定会丢掉所有的卫星。有些卫星会跟着一起流浪。
但弹射会改变卫星的轨道。原本近圆形的轨道被拉成狭长的椭圆,卫星和行星之间的距离因此不停变化,时近时远,周而复始。这种距离的反复变化意味着行星施加在卫星上的引力也在反复变化,像一只大手不断揉捏卫星的身体。卫星的内部被周期性地挤压、变形,岩石之间的摩擦产生热量。这就是潮汐加热,在无边苦寒的深空里,给卫星内部点起的一盆火。
地球上有现成的例子。木星的卫星木卫一,是太阳系中火山活动最剧烈的天体,表面遍布活火山,熔岩湖随处可见。驱动这一切的能量来源就是木星对它的潮汐作用。而木星的另一颗卫星木卫二,表面覆盖着冰壳,冰壳下面藏着一个全球性的液态海洋,同样靠潮汐加热维持。自由漂浮行星的卫星,机制一模一样。只不过,它们没有太阳来提供额外的温暖,所以能不能留住这些热量,全看大气层。
地球靠二氧化碳等温室气体来保温,这套机制人们很熟悉。早期的研究也尝试过给这些流浪卫星套上二氧化碳大气层,结果发现最多只能维持16亿年的宜居条件。原因很简单:在远离恒星的极低温环境下,二氧化碳会凝结成干冰掉在地上,大气层塌了,保温功能随之丧失。
慕尼黑大学和马克斯·普朗克地外物理研究所的团队换了一种思路:用氢气。
氢分子本身对红外辐射几乎是透明的,按常理说不是好的温室气体。但在高压环境下,一种特殊的物理效应出现了:碰撞诱导吸收。大量氢分子在高压下频繁碰撞,碰撞瞬间会形成短暂的分子复合体,这些复合体能够吸收热辐射,把热量截留在大气层内。碰撞越频繁,保温效果越明显。更关键的是,氢气在极低温下依然保持气态,不会像二氧化碳那样罢工。
内部有潮汐摩擦的火炉持续供能,外部有高压氢气组成的厚棉被锁住温度。如此一来,液态海洋就能在没有任何恒星照耀的情况下,稳定存在43亿年。
研究团队还发现了一个出人意料的关联。潮汐力不仅提供热量,还能在卫星表面驱动干湿循环:水反复蒸发、冷凝,蒸发、冷凝。这种循环在生命起源研究中被认为是促成复杂分子形成的关键条件之一,恰好与地球早期生命可能诞生的环境高度相似。而地球早期大气中,小行星撞击带来的大量氢气,可能也曾扮演过类似的保温角色。
那么这样的流浪行星有多少?根据估算,银河系中自由漂浮行星的数量可能与恒星数量相当,大约在千亿量级。如果其中一部分带着卫星,而卫星上又具备这项研究所描述的条件,那么银河系中潜在的宜居世界数量,要远远超过我们此前只盯着恒星宜居带时的估计。
当然,严格说来,科学家还没有直接探测到这样的卫星,更没有发现那里真的有生命。这篇研究讨论的是物理上能否长期维持宜居条件。但它确实把搜索生命的地图大幅扩展了。过去我们只关注围着恒星转的行星,现在连那些漂流在星际间、几乎不发光的流浪巨行星,也开始变得值得认真打量。
生命的摇篮未必非得有一颗耀眼的太阳。在这片没有白昼的永夜深处,生命的种子可能已经静静繁衍了数十亿年。
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信源:Cowing, Keith. "Conditions Suitable For Life On Distant Moons." Astrobiology, 16 Mar. 2026 / Dahlbüdding, David, et al. "Habitability of Tidally Heated $H_2$-Dominated Exomoons around Free-Floating Planets." Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 24 Feb. 2026, p. stag243, 网页链接
