《当天文学遇上生物学》：从系外行星到生命起源

近日，观止读书会以“从系外行星到生命起源”为主题，在各大社群进行了《当天文学遇上生物学》这套书的线上读书会分享活动，共有1500余位会员参与，反响热烈。

火星应该是宜居带内可能存在液态水的行星，但没有海的存在。这是与地球的差异。火星就是一个不能居住生命（仅从视觉上推断）的不毛之地。

一方面，在地球上，从赤道海洋蒸发的水蒸气上升，开启了大气循环。水蒸气形成云，降雨滋养着生活在陆地上的植物、动物，滋润着森林，维持着生命。而且，地球表面的 70% 被海洋覆盖，由于海水具有不易变暖或变冷的性质，所以海洋就成了巨大的蓄热体。海洋既是散热器，也是加热器。另外，深海 2~3℃的近恒温冷水与表层水之间进行着周期上千年的循环，能够很从容地应对变化。即使大气发生急剧的变化，海洋也可以根据过去的记忆，整体上保持平稳的气候变化。

另一方面，在火星上，巨大的龙卷风在干燥的红色大地上疯狂地肆虐。没有海洋，这恐怕与不存在生物的事实不无关系。那么火星为什么没有海洋呢 ?

看了水这种物质的相图就明白了。火星除了平均温度低至 -40℃外，大气压也极低，低至 0.006 个标准大气压（地球的1/166）。这接近水的三相点（固体、液体和气体共存的一组温度和压强数值）。所以，即便火星上有水分子，冰融化后也不会变成水，而是直接变成水蒸气。这就是火星没有海洋的直接理由。的质量太小，只有地球的 1/10。

目前尚不清楚火星上有多少冰，但即使火星上有很多冰，如果平均温度一下子升高，会形成海洋吗？

答案可能是否定的。

随着气温的升高，可能会有大量的水蒸气进入大气中。释放到大气中的水蒸气将大气压推高，到达水的三相点以上的状态。

这样，一时间是可以形成海洋，但这种状态很难持续。原因是，火星的引力太小，水蒸气会逃入宇宙空间，火星表面无法保持足够的大气压，水就又回落到三相点以下。结果，海洋可能无法长期稳定地存在。

总之，火星的质量只有地球的 1/10，过于轻了。同样道理，只是地球质量 1/80 的月球即没有水也没有大气。通常，天体越重，大气的量就能保持越多。

换言之，即便在宜居带内，如果行星没有达到一定的质量，也不会有大气和水的存在。质量的标准估计约为地球的几分之一。

因此，即使是岩质行星，如果不考虑其质量的大小，也无法确定其生命宜居的可能性。……

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