太空探索:一个宜居的行星会有一个宜居的卫星吗?

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一个宜居的行星会有一个宜居的卫星吗?这个问题最早出现在果壳问答网站上,一个获得和分享知识的地方,使人们能够向别人学习,更好的了解世界。

在果壳问答网站上,戴夫.康西利奥对这个问题进行了回答,他是一位高中物理和化学老师,同时还是社区大学的教授。

一个宜居的行星能有一个宜居的卫星吗?这是一个非常引人入胜的问题,我的答案是“通常不会”。

一个行星或卫星的宜居性基于一些条件,最关键的是星球自身的大小、质量以及和恒星的距离。天体的大小和质量决定了当它处在距离恒星的一定距离(也就是温度)时所能保持的大气种类和厚度。

因此,地球在既定距离上其大小对于生命来说正合适。如果地球是靠近太阳更近些,那就必须变得小一些并且大气层变薄,二氧化碳变少才能居住。否则,我们最终会像金星一样。同理,如果我们离太阳更远些,则地球必须更大些,大气层更厚些,拥有更多的二氧化碳才能保持温度,否则,我们将会像火星一样毁灭。

但问题是,行星和卫星的大小几乎总是不同的然而他们与母恒星的距离却几乎完全相同。

所以想象一下如果是火星绕地球运行而不是月球,火星距离太阳1个天文单位,可能仍然太小而不宜居。移动到足够近以便使火星宜居,对于地球来说则太近,我们会被烤焦。

如今,如果行星和卫星大小接近,则是可能的。但是这种情况运行轨道的配置不如一大一小稳定,并且不大可能被发现。

那么,这种情况有可能吗?当然。宇宙真的很大。但有可能吗?不。我认为,我们发现的大多数具有宜居行星的恒星系统是没有卫星的(我们的两个内行星一个卫星都没有)或者琐碎的卫星(比如火星)。具有相对大的卫星(比如地球)的大行星可能更为罕见。即便在这些情况下,其中的一个星体也可能不如其他的宜居。

一个宜居的行星能有一个宜居的卫星吗?

简短的回答是,我们不知道。但我的观点是否定的。我的理由是卫星总是比行星更小。其他人提到冥王星/冥卫一,但我认为这并不相关,因为两者均没有足够的引力,并且都没有位于宜居带。问题不在于在引力上是否可能(我不知道,但我猜测不能),而在于如何形成这样的天体?冥王星/冥卫一可能形成于碰撞,那次碰撞将当时存在的东西分裂成了我们现在看到的两个天体。在哪里,围绕太阳的轨道运行速度相当小,并且彼此周围的轨道运行速度也很小,因为质量很低。两者实际上都不是行星,在一个任意单位,轨道速度高达30km/s,碰撞将会导致汽化而不是平静分裂。

现在,让我们假设有足够的“物质”可以在1个天文单位距离形成两个地球.如果其中一个起步较好,其更强的引力会导致它增长得更快,所以相对小得则会被甩在后面。在最开始,他们不会绕彼此运行,因为他们太小了以至于没有引力,因此两者拥有完全相同的半主轴的概率非常低,如果不是这样,他们迟早会靠得非常近,从而干扰彼此的轨道,并最终碰撞。较大一个星体的增长是以较小的一个为代价的,或者,就像地球的一样,较小的忒伊亚,随后将凝结成一个大卫星,但肯定小于主卫星。一个卫星可能形成在太阳的拉格朗日点,但如果发生这种情况,你将会以类似月球一样的东西结束,这样的卫星系统比某些人想象的要普遍的多。

一个星体需要足够大才能维持大气层,并且它也必须有原材料。火星的引力是地球引力的40%,但它的大气层非常薄。我们能从中了解到什么呢?那要视情况而定。火星的问题是它的氮怎么了?同位素比率表明,只有少量的氮散失到太空中,但是这里几乎没有任何氮(它大约只有6毫巴大气的1%)。除非存在严重的错误,那么火星最开始的东西基本上仍然存在的。所以,要么是氮被掩埋在了地下,因此一定是固态的;要么是最开始这里就没有多少。

在我的《行星形成和生物起源》中,我暗示它就在那里,只是以一种减少的形式,如今被掩埋了。这是一个可以被验证的预测(如果我们去那里的话),并且这对于我写关于火星的小说非常有用,但如果我们要在火星上定居,则它是很有必要的。不管怎样,关键在于你需要氮气以维持大气压,因为它可以如预期那样存在于那里不会在冬天冻结,就像火星上的二氧化碳一样。如果足够温暖,以至于能容纳液态水,二氧化碳则会逐渐转化成石灰石和其他碳酸盐,所以仅靠二氧化碳不能提供一个大气层。(虽然在金星上是这样,但它没有水)没有大气层,不宜居。

所以,让两个地球相当大小的天体在轨道上围绕彼此运动,都有适合的大气层,这是极不可能的。

你能找到一个适合居住的卫星吗?我想没有理由不这样做,如果恒星系统持有吸积盘的时间足够长。所需要的是一个巨型星,以形成一个卫星系统,然后这个卫星系统发展得足够大,或者巨星“捕获”一个忒伊亚大小的物体,然后它可以继续增长。可能性不大,但也不是完全不可能。

作者: Quora

FY: 应如是

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