想給地球“殺菌”？歡迎來到水熊蟲的世界

昵稱30604781 2017-08-11

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2017-08-10

截止到現(xiàn)在（2017.7.24），我們已經(jīng)確認了3499個地外行星，發(fā)現(xiàn)了2609個行星系統(tǒng)。在這些地外行星中，有將近80%是由凌星的方法發(fā)現(xiàn)的。而隨著新一代的望遠鏡和光譜儀的應用（JWST、TMT等），我們有望在不遠的未來探測到行星大氣的成分，從而由此推斷行星上是否有生命。探測到地外生命的概率由兩個數(shù)值決定，一個是所有行星中有生命產(chǎn)生的行星的比例，第二是一個行星從生命誕生到被我們觀測到的時間內(nèi)生命一直存續(xù)的概率。第一個數(shù)值比較難估計，但是第二個值對地外生命的探測也是很重要的。這篇文章的內(nèi)容基本上來自參考文獻[1]，感覺是一個有趣的腦洞。

我們并不能直接計算出生命存續(xù)的概率是多大，但是我們知道在天文領域內(nèi)發(fā)生災難性現(xiàn)象的概率是多大。換言之，只要我們數(shù)清楚有多少天文現(xiàn)象能給地球“殺菌”，把地球上的所有生命都殺死，就可以知道生命存續(xù)的概率有多大了。實際上有不少論文已經(jīng)對能使人類滅絕的現(xiàn)象給出了結論，如在未來100年內(nèi)陸球遭受2公里大小的小行星或者彗星撞擊的概率是

10?4

[2]，兩億年內(nèi)陸球很可能遭受1次伽馬射線暴和20次超新星爆發(fā)[3]。這么看來人類的生命的確比較脆弱。但是如果我們發(fā)揮博愛的精神，將視野放到整個生物圈中，我們能找到一種上天入地無所不能生命力很頑強的生物來代表地球上所有的生命嗎？

還真有。

#水熊蟲(Tardigrade)

Bob Goldstein and Vicky Madden, UNC Chapel Hill，CC BY-SA 3.0

緩步動物門（學名：Tardigrata）是動物界的一個門，是俗稱水熊蟲的一類小型動物，主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數(shù)種類生活在海水的潮間帶。有記錄的大約有750余種，其中許多種是世界性分布的。在喜馬拉雅山脈（海拔6000米以上）或深海（海拔4000米以下）都可以找到它們的蹤影。從此直至今天，人們對緩步動物在動物分類中的位置、形態(tài)學、生活方式、組織學以及其隱生性的研究興趣就有增無減。

緩步動物也是第一種已知可以在太空中生存的動物。

維基百科

因為長著像熊爪的爪子，所以這個很小（不超過1.5mm）的動物被稱為水熊蟲。水熊蟲可以在151或者-272攝氏度的環(huán)境中生存幾分鐘，在真空、高壓或者高輻射的環(huán)境里也沒有問題；有幾只甚至在太空中成功地進行了繁殖。如果你想殺死一只水熊蟲，請看這里。

既然水熊蟲的生命力這么頑強，將水熊蟲殺死需要什么樣的條(nao)件(dong)呢？

#將海洋煮沸

生活在陸地上的我們是很脆弱的：大氣層溫度的變化會將我們凍死/熱死、強烈的輻射會使臭氧層消失，把我們暴露在輻射環(huán)境中。但是海洋對外界環(huán)境的變化沒有那么敏感。即使是小行星撞擊帶來的低溫也不會使海洋有很大的改變（恐龍很可能因為小行星撞擊而滅絕了，但90%種類的魚類仍然存活了下來）；同時即使地球遭受著很強的高能輻射，海水會大量吸收使得海平面幾米以下的海洋輻射量仍維持在正常的水平。所以海洋是維持生命存續(xù)的一道屏障。

但是海水吸收了輻射之后溫度會上升，所以幾位作者（通過他們的腦洞）想到了：如果某個天文現(xiàn)象可以通過加溫的方式移除海洋，那么海洋變成陸地，大家不就都完了么？同時作者希望對概率做一個上限的估計，所以就放寬了一點條件：我們所能考慮的天文現(xiàn)象（小行星撞擊、超新星爆發(fā)和伽馬射線暴）中，能把海洋煮沸的現(xiàn)象發(fā)生的概率有多大？

根據(jù)海水的比熱容和質量，我們可以算出讓海水升溫100攝氏度需要的能量是

5.6×

5.6×1026J

，這相當于半個多地球大小的TNT炸藥爆炸所產(chǎn)生的能量。

假設這些能量全部由一個小行星從無窮遠處落到地球表面的動能提供，那么我們需要一個質量大于

1.7×

1.7×1018kg

的小行星。這樣的小行星太陽系里面有（比如灶神星和智神星），但是不多，加起來也只有19顆。模型預測的地球被不同質量小行星撞擊的概率如下：

小行星撞擊概率隨質量的關系。虛線表示能滅絕地球上所有生命的質量范圍；來自參考文獻[1]