太阳系三大适宜生命的行星：金星、地球、火星，为何地球繁荣，火星金星消亡？太阳系早

明明是我

太阳系形成后不久，三颗内行星，金星、地球和火星，具备了生命诞生和繁衍所需的要素和条件。地球上的生命很早就出现了，并自此延续至今，形成了一个完整的生命链。但金星生命消亡得相对较快，火星则在大约15亿年后消亡，两者消亡的原因截然不同。了解这两个星球的消亡历程，既是有益的教训，也是警示。假以时日，地球必将成为下一个。
如果你能回到大约45亿年前太阳系的早期阶段，你会发现，你不会只找到一个期望的宜居星球——地球。相反，那里应该有三个拥有类似宜居条件的星球：金星、地球和火星。就它们的物理条件而言，从行星的角度来看，这三个星球非常相似，因为它们都具备：




强大的表面重力、丰富的火山活动，以及厚度和压力与地球相似的大气层。它们都拥有火山、水汪汪的海洋，以及地表、海洋、云层和雾霾之间复杂的相互作用，这使得它们能够保留从太阳吸收的大量热量。
此外，在早期阶段，甚至连大气的成分都很相似，都富含氢、氨、甲烷、氮和水蒸气等分子。曾有一段时间，这三个星球都具备孕育生命的条件，而且在遥远的过去，这三个星球上都可能出现生命。然而，除了其中一个星球外，这种状况都未能持续下去。金星经历了失控的温室效应，仅仅几亿年后，海洋就被蒸发殆尽，变成了一片火海。火星在变得不适宜居住之前持续了更长时间：可能长达15亿年。这些都是我们行星邻居各自走向灭亡的故事。
令人惊奇的是，如今彼此差异如此之大的星球，在早期阶段却可能拥有如此相似的历史。不仅地球，火星也可能经历过灾难性的早期碰撞：地球形成了月球，火星则形成了三颗卫星，其中最大的一颗很可能在后来落回火星。火星的其余两颗卫星——火卫一和火卫二，以及火星两个半球的严重不对称性，是支持这一古老撞击理论的两个关键证据。类似的故事也发生在像冥王星这样冰封而富含卫星的星球上。金星可能遭受过撞击，严重改变了它的自转轴，但仍然是一颗没有卫星的行星。
然而，可以肯定的是，这三个星球——金星、地球和火星——都经历了外部撞击和内部地质过程的共同作用，例如：
山脉在广阔的高地上形成，巨大的盆地横跨险峻的低地，裂谷形成，火山活动（包括熔岩流）覆盖了地表。这三个星球都拥有熔融的液态内部，导致了数量惊人的火山活动，向大气中排放挥发性物质和二氧化碳，并形成了相对平坦的海底。这些活动从行星内部排出的水，以及撞击带到行星表面的水，最终形成了覆盖整个行星的海洋，完全覆盖了海拔最低的区域。
然而，当你将金星、地球和火星进行比较时，即使是普通的观察者也会发现三个主要差异：
它们与太阳的轨道距离，它们的行星自转速度，以及它们的物理尺寸。
第一个因素，即金星与太阳的近距离，很可能在行星历史的早期就注定了它的毁灭。尽管金星的大小是地球的95%，金星与太阳的距离是地球与太阳距离的72%，但后者意味着金星从其母星接收的能量大约是地球的两倍。
当然，在太阳系的早期，太阳的温度比现在低得多，亮度也低得多，其释放的能量仅为现在的一小部分。然而，随着时间的推移，所有恒星都会升温，因为它们消耗核心的核燃料，核心不断增长、升温，内部的聚变速率也随之增加。经过足够长的时间，恒星的温度和亮度也会随之增加。
在太阳系历史的早期阶段，这可能在金星上创造了最初适宜生命存在的条件。一旦行星表面冷却到足以凝固并使其上存在液态水，最终导致地球上出现生物活动的相同适宜生命存在的条件可能也出现在金星上。但与地球不同，金星与太阳的距离非常近，这意味着随着太阳能量输出的增加，金星从表面到大气层顶部的温度也开始升高，其升温速度远高于其他行星。
作为一颗火山活动极其活跃的行星，喷涌到金星大气层的水蒸气无疑有助于保留行星散发的热量，同时也吸收了太阳的热量。这两种效应不仅使行星升温，而且行星温度升高还导致其表面蒸发率更高，这进一步增加了大气中的水蒸气含量。从行星的角度来看，这很快就导致了我们所说的“失控温室效应”，即不断升高的温度创造了导致行星温度进一步升高的条件。在短短约2亿年后，甚至可能再过几亿年，金星表面的温度就变得足够高，以至于其表面的任何液态水都不可避免地会蒸发殆尽。从行星的角度来看，它再也没有恢复过来。
由于火星与太阳的距离远大于金星和地球，它所面临的问题与金星截然相反。火星比地球小得多，体积仅为地球的一半，但它的轨道距离太阳超过50%，这意味着它每平方米接收到的能量输入仅为地球的43%。如此低的入射能量，你可能会认为在这样的星球上不可能存在液态水，尤其是在太阳温度更低的时候，因此火星注定会永远冰冻。
幸运的是，我们可以确信，毫无疑问，事实并非如此！大量的证据表明，火星上不仅存在大量过去存在的液态水——以沉积岩、赤铁矿球体、干涸的牛轭形河床、似乎流入水手谷等大型洼地的运河等形式存在——而且还存在现存的液态水。尽管声称的探测结果受到一些人的质疑，但我们在陨石坑壁的斜坡上从轨道上观测到了一些疑似水流的证据，这些水流至今仍留下咸水沉积物。
我们掌握的全套证据深刻揭示了火星早期的条件。即使在早期，火星也必然存在：
厚实的火星大气层，给火星带来了强烈的温室效应，并赋予其足够的温度和压力，以维持地表的液态海洋、河流和湖泊。
火星早期的表面压力一定远超其目前稀薄大气层所能产生的压力，而且大气层还必须出色地吸收太阳的热量。如果没有这些条件，早期火星将会是一个冰冻的世界：但现有证据与此截然相反，因为过去关于液态水存在的证据实在是太过有力和令人信服了。
不幸的是，如今的火星不可能存在这样的大气条件。太阳持续不断地发射带电粒子流，即太阳风，它们不断地撞击火星大气层。由于火星表面重力远低于地球，火星大气中的粒子很容易被撞击到星际空间的深渊。得益于美国宇航局的“火星Maven”任务，我们甚至测量了火星如今大气流失的速度，并可以推断出大气剥离过程是如何将曾经类似地球的大气层转变为火星现代大气层的。
事实证明，火星大气的消逝速度惊人。事实上，如果你只是简单地假设如今太阳风的通量和火星大气的消逝速度在整个火星历史上都保持不变，你就会得出火星大气消逝的速度甚至比金星成为一颗失控温室效应行星的速度还要快。如果你的计算只考虑了温室效应的影响，你会发现，火星从类似地球的大气层变成无法维持液态海洋、温和气候和生命的大气层，只需要几千万年，最多几亿年的时间。
但这似乎并不能反映火星自然历史的演变过程。相反，证据表明，火星保留了更厚的大气层——厚到足以使其表面存在液态水——长达10亿年甚至15亿年。那么，火星是如何在如此长的时间内保持富含水的状态的呢？答案就藏在地表深处：火星核心。火星和地球有一些非常重要的共同点：它们都绕着倾斜的轴自转，大约每24小时自转一次，并且都拥有富含金属的超高温高压核心。
在太阳系早期，在火星核心的大部分热量被辐射到太空之前，它的核心应该拥有所谓的磁发电机：地球至今仍拥有这种发电机。这种发电机产生一个环绕行星的连贯、活跃的磁场；这就是为什么指南针的指针总是偏向地球磁“极”的原因：我们核心的活跃磁发电机。如果火星曾经被这样的磁层包围，它就能保护火星免受太阳风的影响，将绝大多数带电粒子从火星周围转移出去，使火星大气层基本不受影响。
大约15亿年来，我们的邻近行星一直处于这种状态。在早期，火星拥有：季节、液态水、天气循环、潮汐，以及与地球诞生时相同的生命要素。我们知道，生命在地球早期就已出现，可能在地球形成后的2亿年内，甚至可能是7亿年内。而火星则在超过10亿年甚至长达15亿年的时间里，一直是一个充满海洋的世界。这为火星提出了一个重要且诱人的可能性：火星也曾一度是一个充满水、充满生命的星球。
换句话说，早期火星是一颗有望孕育生命的行星，甚至可能曾经是生命诞生和繁衍生息的星球。然而，火星在最初拥有一系列适宜生命生存的条件后，经历了迅速而彻底的变化。行星诞生时拥有固定的内部热量，这些热量会在其整个生命周期中向外辐射。像火星这样的行星，即使其直径只有地球的一半，其内部热量也只有类地行星的10~15%。它的表面积与体积之比远大于地球，因此，火星在更短的时间内向外辐射的内部热量比例，远高于像地球这样的行星。
这导致了一个对生命星球来说“噩梦般的场景”：其核心温度变得足够低，以至于其磁力发电机熄灭。这一事件恰好发生在大约30亿年前的火星上，导致曾经存在的磁场在当时的火星岩石中留下了痕迹，但此后一直没有重新出现。随后，当环绕火星的保护性磁场消失后，太阳风开始冲击火星大气层，导致那些稀薄的粒子被剥离。在很短的时间内，也就是大约1亿年的时间里（大概如此），火星大气层几乎完全被吹散到行星际空间。一旦表面压力降至临界值以下，火星海洋就无法保持液态，要么在地表下冻结，要么升华消失。火星上存在大量液态水的时代就此终结。
在我们太阳系历史的最初几亿年里，我们拥有三个适宜生命存在的星球：金星、地球和火星，这完全是有可能的。金星很可能经历了相对较快的消亡，因为它靠近太阳，形成了富含水蒸气的大气层，这层大气层积聚了足够的热量，形成了失控的温室效应，从而在早期就摧毁了它孕育生命的机会。但火星的情况要好得多，在15亿年的时间里，我们的太阳系可能拥有两颗人口稠密的行星，单细胞生命在那里发展并扎根。无论生命最初在何处出现——无论是在地球还是在火星——一次随机的小行星撞击都很有可能将那个有人居住的星球上的物质撞击到行星际空间，在那里原始生命形式可能被运送到另一个尚未有人居住的星球。
从这个角度来看，或许所有地球人都起源于火星人，或者火星上的任何生命，其最终起源都可能追溯到地球。火星的磁场一直保护着它免受太阳辐射，使得河流、沉积物和水文地质过程得以发生。只是由于火星体积小，导致它快速冷却，失去了磁场保护，进而失去了大气层，最终变得不适宜居住。
再过10亿到20亿年，太阳的温度将足够高，使地球遭受与金星类似的命运：太阳的能量输出如此巨大，以至于我们星球上的海洋都会沸腾殆尽。然而，如果地球再小一点，质量再小一点，我们就会遭遇类似火星的命运，地核发电机的末日将导致大气层被剥离。就目前情况而言，地球似乎“恰到好处”，适合生命在漫长的岁月中诞生和繁衍：我们距离太阳不太近，体积也不算小，而且我们地表上的液态水已经存在了大约40多亿年，并且很可能还能再持续10亿到20亿年。就宜居性而言，或许我们真的堪称“神仙姐姐”般的存在。。

在太阳系中，有四颗岩石行星，分别是水星，金星，地球，火星。这四个由岩石等高密度物质组成的行星被我们叫作“类地行星”，顾名思义就是类似于地球的行星。还有四颗气体行星，分别是木星，土星，天王星和海王星。这四颗行星是大量低密度气体组成的，宇宙中越轻的元素数量越多，因此这些气态行星的体积和重量远超类地行星，这些气态行星被我们叫作“类木行星”。
在未来的很长一段时间内，人类的主要探索目标都是类地行星，因为类木行星的环境普遍十分恶劣，会对人类的探索造成很大的阻碍，更关键的是，太阳系内的四颗类地行星距离地球更近。
自从人类开始探索宇宙，对太阳系的各大行星展开了多次探索，被探索最多的行星是金星和火星，这两颗行星都被称为地球的“姐妹星”，在太阳系内，金星和火星于地球的相似度最高，另外一颗类地行星水星，因为体积太小距离太阳太近，被认为基本不可能存在生命，金星和火星都位于太阳系的宜居带内，拥有孕育生命的可能性。
每个恒星系都有一个“宜居带”，位于宜居带内的行星孕育生命的可能性更高，同时宜居带内的行星环境相对稳定，可以给生命提供更复杂的演化条件，值得注意的是，宜居带的位置是会不断变化的，因为恒星的亮度并不固定，每个恒星都会随着时间的推移变得越来越亮。
我们的太阳大约每10亿年亮度会提升10%，太阳亮度的提高，会导致太阳系的宜居带向外移动，地球上的生命大约在40亿年前诞生，可是在最近的10亿年才开始有复杂的生命出现，可能就是因为40亿年前太阳的亮度不够，地球没有完全进入太阳系的宜居带，随着太阳亮度增加，地球的环境才逐渐稳定了下来。
金星和火星都位于太阳系宜居带内，可是金星距离太阳近了一些，火星远了一些，不过在未来，地球会逐渐退出宜居带，太阳变得更热后，地球可能会变成一个火球，届时火星就会进入宜居带内，所以人类现在主要探索目标是火星，未来人类可能会把火星改造成第二个“地球”，成为人类新的家园。
不过，宜居带对行星的影响是有限的，并不是位于宜居带内的行星就一定会诞生出生命，也不是在宜居带外的行星就没有可能诞生生命，对于生命来说，行星上存在液态水组成的海洋要比位于宜居带内更重要。
就拿金星和火星对比，其实金星要比火星更像地球，从体型和重量上来看，金星和地球更相似，火星的体积和质量都要更小，如果从外表来看，地球是蓝色的，金星是暗淡的黄色，火星偏向橘红色。
科学家认为在太阳系刚刚诞生的时候，金星和火星上都存在大量的液态水，探测器已经证明，金星的熔岩中存在水，火星上也存在数量较多的冰层，冰层下方也存在液态水组成的湖泊，也就是说太阳系中三颗类地行星都有可能孕育出生命，可是最终只有地球成功了。
根据探测器传递回的信息，金星是一个炽热的“火球”，平均温度很高，大气压力是地球的90多倍，而火星相对“荒凉”一些，表面温度在63℃左右，有时火星还会刮持续几个月的火星风暴。
或许我们搞错了，金星更像是婴儿时期的地球，而荒凉的火星是一颗已经“死去”的星球。为什么会这么说呢？第一个原因就是火星的内核已经冷却了，这导致了火星丢失了自己的磁场，没有磁场的保护，太阳风直接吹散了火星的大气层，导致火星的大气层变得无比稀薄，整个行星表面的大部分水分都蒸发掉了，慢慢的火星变成了今天这个样子。
火星的磁场大约只有地球的0.1%~0.2%，金星的内核并没有冷却，但是金星也只有微弱的磁场，这是因为金星的自转速度太慢了，再加上金星内核虽然体积和地球很相似，地球内核拥有一个独特的分层结构，再加上地球有月球这颗卫星，月球的引力会驱使地球内核运动，形成一个稳定的磁场。
地球刚刚诞生的时候，和火星十分相似，都是同样的炙热，大气中几乎不存在氧气，在经历了多次“大氧化事件”后，地球大气中才充满了氧气，所以我们才说金星是“婴儿时期”的地球。火星的内核已经冷却了，未来人类会对火星进行大量的改造仍然改变不了火星稀薄的大气层和荒凉的环境，所以才说火星已经“死去”。
可惜的是，金星虽然和早期的地球相似，却永远失去了变成和地球一样的可能性，因为金星的温室效应已经陷入了无法遏制的恶性循环，再加上金星的磁场很弱，温室效应降低后，金星厚厚的大气层可能也会变得稀薄。火星虽然已经“死去”了，环境也十分恶劣，但是环境并没有金星那么可怕，我们还是可以给火星进行大量的改造，移居这颗星球的。。

在八大行星中，地球是距离太阳第三近的行星，前方的金星和后方的火星都是地球的姊妹行星。但相比被人类探测器频频造访的火星，距离地球更近且质量体积都更与地球相仿的金星，却很少有人类探测器光顾。要知道金星和地球的平均距离只有4100万千米，而火星和地球平均距离1.2亿千米，最近时有5400万千米，最远更是能达到4亿千米。在化学动力航天器燃料极其昂贵的今天，天文学家为什么还要在金星和火星之间舍近求远呢？
在地球夜空中，金星是当之无愧的“夜空中最亮的星”，天文学家后来发现，金星之所以这么亮，是因为它的大气层太厚了。但和地球大气层不同，金星大气几乎全部都由二氧化碳等温室气体构成，也就是说金星浓厚的大气层下，其实隐藏着一个高温高压的恶劣环境，宜居程度连月球都不如。
毕竟月球虽然没有大气，但也不存在高压环境，科学家还能在月球表面或者地下建立基地，而金星地表的高温高压环境，直接断绝了宇航员们登陆金星，建设金星的可能性。1962年水手二号发回的数据表明，地表温度425℃的金星，还拥有着92倍于地球的大气压，除了这些骇人的数据外，金星还是一个火山活动十分频繁的星球，硫酸雨更是这颗星球的常态。
而且随着后来探测器的增加，之前低分辨率相机拍摄的所谓“金星人脸”和“金星城市遗迹”也被辟谣了，大众也失去了对金星的兴趣。
外表呈现红色，且在夜空中位置飘忽不定的火星，在古代中国被称为萤惑，西方称其为玛尔斯，但这两个名字在各自的文明中代表的其实是一个意思，那就是战争。
从用望远镜发现火星上的季节变化开始，人类就幻想出了火星文明和火星生命，但随着后续数十颗探测器的发射和数据回传，这些对火星的美好幻想都被无情打破了。于是在大部分人心里，火星又成了和月球类似的荒凉星球。但科学界却不这么认为，因为他们在火星上发现了河床与海床，稀薄大气和两极冰盖，以及深藏在火星地下的液态水湖。以上这些条件虽然不足以证明火星存在生命，但起码要比金星好得多得多，至少人类未来的登陆和开发不会有太大问题，虽然离地球远了点，体积相较于金星也小了很多，但总比没有强。
作为一颗备选殖民星球，火星除了基本条件不错外，还具备基本的工业矿藏资源，可以在火星上建设基本的工业基地，就地取材，源源不断地扩大火星殖民地的范围。而在高温高压的金星上，开采矿藏并建设工业基地的难度是无法想象的。
在现有技术不足以频繁探测木星和土星等太阳系外侧行星的情况下，火星在未来受到的关注只会越来越多，探测力度也会越来越大。从太阳系未来演化的角度来看，由于太阳每1.1亿年光度就会增强1%，更靠近太阳的金星和地球只会越来越热，而距离更远的火星，两极区域的冰盖则有可能被太阳融化，再次出现遍布全球的海洋。单凭这一点，火星获得比金星更高的关注度和探测力度就是应该的。。

无论是作为人类未来移居地的一种选项，还是科幻作品中出现外星生命的地方，我们的两个邻居星球——火星和金星——登场的频率总是最高的。几十年来，伴随着空间探索技术的发展，人类也从未停止对于这两颗星球的研究。在今天看来，究竟哪一个星球是更加适合人类居住的呢？
1964年，美国国家航空航天局的水手4号探测器成功接近火星，并传回了第一张火星表面的照片。火星的死寂一度让所有人失望，但是在之后数十年的探索中，科学家却逐渐发现了越来越多移民火星的可能性。直到最近的十年里，在全世界顶尖工程师、物理学家和航天机构的共同努力下，可回收的火箭发射系统、大型的载人航天技术等都实现了诸多突破性的进展。这些进步可能正是人类移居火星的开端。
人类对金星的探索史与火星几乎相似，不过最大的成就首先出现在麦哲伦号探测器上。1989年，NASA在肯尼迪航天中心发射了以著名航海家麦哲伦命名的探测器。麦哲伦号探测器搭载了美国当时最先进的勘测技术，主要目标就是完成对金星的探测任务。这一次的研究全面地更新了人类过往对于金星的认识，它的探测数据直到今天仍在被不断地使用。
在麦哲伦号和之后的各类探测器发回的探测数据中，科学家们得到了各种关于金星的重大发现。其中，一种理论认为，金星上的火山活动频繁，必然存在板块构造运动，这是行星形成大气和海洋的重要条件之一。在这种理论的推导下，金星甚至曾经存在过液态水，它可能和地球有着极其相似的演变过程。
但遗憾的是，金星没能够成为另一个地球，因为金星距离太阳更近。太阳系的“宜居带”过去可能在金星和地球之间，但是随着太阳年龄的增长，亮度增强，这个“宜居带”也在逐步向外推移。当地球处于“宜居带”的时候，正好也是诞生生命的最佳时期。但在金星具备可能出现生命的条件时，它已经不在“宜居带”之内。至少温度这一因素让金星不再宜居。不过太阳仍在成长，火星是不是也将会处在“宜居带”，而成为下一个地球呢？
最大的问题是，火星没有像地球一样拥有能够诞生生命的巨大海洋。并且，火星也没有金星那样明显的板块构造运动痕迹。尽管火星存在于太阳系的“宜居带”可能还有很多时间，但是要创造出能够存在生命的环境，或者仅仅只是适合人类居住的环境，依然十分困难。不过正如前文所言，科学家并没有放弃相关的探索与研究，技术的突破总能带给人们新的希望。
另一方面，NASA也计划重返金星。如果一切顺利，在2021年我们就可以得到观测结果。新的探测计划将会运用到今天最顶尖的观测和成像技术，为过去的各种猜想和理论提供最直接的图像证据。这正如当年麦哲伦号探测器集中先进技术、完成探测并全面更新人们的认知一样。并且更进一步，科学家对金星演变过程的理解，可以帮助人们分析太阳系之外那些类似金星的行星，是否也具备成为一个宜居星球的条件。一直以来，在浩瀚的宇宙中，我们似乎还未曾发现另一个存在生命的地方。但是我们从未停下探寻的脚步，希望不远的将来，我们能够找到地球以外另一个适合人类居住的星球。。