如果地球没有水的话，就会变成这样……人体内有7,000,000,000,000后面还有15个0个原子

                    

在圣埃克苏佩里的经典中篇小说《小王子》中，小王子居住在一颗只有房子大小的微小行星之上。在这颗小小星球上，他在一天中的任何时候，只要稍微的移动椅子就能看见日落。

当然，在现实生活中，如此小的天体是无法支撑生命的，因为它们没有足够的引力来维持大气层。但单从宜居性的角度来看，多小才算是太小了呢？

小王子的故乡 / Wikimedia commons

在一篇新论文中，哈佛大学的研究人员描述了一种可以长时间维持表面液态水存在的新的、更小的行星尺寸限制，从而扩大了引力低微的小型行星的宜居带范围。这项研究扩大了在宇宙中搜索生命的范围，并揭示了小型行星上重要的大气演化过程。

论文的第一作者Constantin Arnscheidt说：“当人们在考虑宜居带的内外边缘时，他们倾向于只从空间上考虑，也就是这颗行星离恒星有多近。但实际上，影响宜居性的还有很多其他变量，例如质量。而以行星的大小来为宜居性设定一个更低的界限，可以为正在进行的寻找宜居的系外行星和系外卫星工作带来重要的限制。”

一般来说，如果一个行星表面上的液态水能够维持足够长的时间（保守地说大约10亿年），从而使生命得以进化，那么这颗行星就可以被认为是宜居的。天文学家会在特定类型恒星的特定距离范围内寻找这些宜居行星，这种特定类型的恒星比我们的太阳更小、更冷、质量更低，它们所拥有的宜居带比那些更大、更热的恒星更近。

一颗恒星的宜居带的内缘是由一颗行星可以离这颗恒星的最近距离决定的，在这个距离上，这颗行星上的地表水不会因为温室效应而全部蒸发。但是，正如Arnscheidt等人所示的那样，这个定义并不适用于小的、低引力的行星。当一颗行星的大气所吸收的热量多于它可以辐射回太空的热量时，就会阻止这颗行星降温，从而导致失控的温室效应发生。最终导致无法阻挡的变暖，直到它的海洋也变成了大气中的蒸汽。

然而，当行星变小时，一些重要的事情发生了：随着行星变暖，大气层会向外膨胀，相对于行星的大小变得越来越大。这些大的大气层增加了热量的吸收与辐射，使星球能更好地维持在一个稳定的温度上。研究人员发现，大气膨胀可以防止低引力行星出现失控的温室效应现象，使它们在离恒星更近的轨道运行时仍能维持星球表面的液态水。

然而当行星太小时，它们就会完全失去大气层，使得星球上的液态水要么冻结要么蒸发。研究人员发现对于行星来说，存在一个适合居住的临界尺寸，小于这个临界尺寸的行星就永远不可能宜居，这意味着宜居带不仅在空间上存在边界，而且在行星的大小上也存在边界。

他们发现这个临界大小约为地球质量的2.7%。如果一个天体的质量小于地球的2.7%，那么它的大气层会在它还没有机会形成表面液态水的时候就已经失控了，就像现在太阳系中的彗星一样。以这个标准拿来看，月球的质量为地球质量的1.2%，水星为地球质量的5.53%。

研究人员还能够估算出绕某些特定恒星旋转的小型行星的宜居带。他们对两种不同类型的恒星进行了两种场景建模：一种是G-型星，例如我们的太阳就是；另一种是M-型星，比如以狮子座的一颗红矮星为模型。

除此之外，研究人员还解开了存在于我们太阳系中的另一个长期谜团。一直以来，天文学家都想知道如果太阳辐射增加，木星的那些冰质卫星木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（Callisto）是否适合居住。根据这项新的研究，我们确认了这些卫星都太小了，即使它们离太阳更近，也无法维持表面的液态水。

这项研究的资深作者Robin Wordsworth说：“在寻找生命的过程中，低质量的水世界是一种令人向往的可能性。这篇论文表明，与类地行星相比，它们的行为可能会有多不同。一旦可以对这类天体进行观测，那么在这些天体上直接验证我们的预测将会是极度令人兴奋的事。”

小编导读

我们生活在这个蓝色的星球上，从出生后的每一刻我们都在与他亲密接触，但其实你对这个可爱的蓝色星球，真的了解甚少呢！

1. 首先来看看地球，看起来不错哟，地球～

2. 图中圈圈里头的人口，比其他地区的所有总和都还要多。

3. 以整个地球史来看，曾活过的人类高达1150亿人，其中包括现存的70亿人口，你也是其中的一员。

上图每一个点就是1000万人，每年有1.4亿人诞生，现在有70亿人口；每年有5700万人死亡，估计曾有1080亿人在地球生活过，然后死去。

4. 每一天，地球都有人飞来又飞去，就像下图这样：

5. 这是南极州，比美国还要大呢！

还有，非洲比你想像的还要大多了，看看一些国家塞进来的样子…

把美国、西班牙、比利时、荷兰、法国、德国、义大利、瑞士、东欧、印度、中国的一部分、英国、日本…全都放进去。

6. 如果地球没有水的话，就会变成这样…

7. 你知道太平洋其实比起想像的还要大吗？

8. 这是马里亚纳海沟 (Mariana Trench) 的深度，难怪还有这么多人类尚未探索到的海底生物。

可以深到10972公尺…或更多。

9. 我们都知道有很多人造卫星，但是你知道有这么多吗？

10. 把美国放到月球的话，大小比例是这样…

11. 地球到月球的距离貌似很短，但是已经可以塞下太阳系的所有星球了。

有384,400公里那么远喔～

12. 若把火星上头的奥林帕斯山 (Olympus Mons) 拿来跟地球的高山来比较的话…地球的好像就是小儿科啊…

奥林帕斯山有27公里高，几乎是圣母峰的3倍高，也比毛纳基火山 (从水底山脚计算) 的2倍还要高。奥林帕斯山已经高耸进火星的大气层了。它的基底有550公里那么宽广，意思也就是，如果你站在破火山口来看的话，它的山脚会一路绵延超过地平线。

13. 而这座巨型火山，大概也跟一个法国差不多大。

14. 木星的体积也不小，只是距离我们太远了。但如果木星距离我们就跟月球一样近的话，我们会看到…

心脏根本就不够用啊！仰望天空时太惊悚了吧！谭老师地理工作室综合整理

15. 左是木星卫星「木卫二」(Europa) 上头的水量，右则是地球上的水量。

什么！地球的水比想像中的还要少这么多呀！

16. 每一天，都是木星让陨石的轨迹远离地球的。

虽然不知道你听不听得到，但谢谢你，木星。(对天呐喊～)

17. 我们都知道宇宙里头有许多彗星，但你可能对它们的大小没有什么概念。好吧，如果拿洛杉矶 (LA) 跟彗星比较的话…

18. 我们的太阳系也是不断地移动，我们现在跟2.25亿年前的地球是在同一个位置，当时恐龙都还活着。

我们的太阳系会花上2.25亿年绕行银河系，上一次地球在同一个位置的时候，恐龙都还存在着。

19. 仰望天空，我们都觉得其他的星星很小，但若从土星的环后方来看的话，地球也相当渺小。

20. 事实上，你眼睛所能看见、人类所知道的，其实都只有在这小小的圈圈里头。

21. 而在银河系当中，所有人类向宇宙广播可以触及的范围，就只有那蓝色的小点点那么多。难怪我们一直都没有找到其他高智能的生命…

22. 而这是我们每年在银河系当中所发现的星球数量：

23. 银河系貌似很大，但我们再来比较一下…

(左到右) 银河系、仙女座星系 (Andromeda)、室女A星系 (m87)、IC-1011星系。

24. 看完之后，你可能跟我一样觉得自己相当渺小，但别忘了，每天有上兆的细胞在你的体内运行着。以下是白血球正在攻击寄生虫的样子：

25. 在细分一些，这些东西都是由分子组成的，而这是其中的一个：

最后也忘了，你体内是有7,000,000,000,000,000,000,000,000,000 个原子的，这就是你！

原标题：【地理拓展】为什么小王子的那颗星球，是不适宜居住的？地球上空的人造卫星究竟能多到什么地步？ 行星 太阳系 大气层 银河系