在过去十年里，科学家发现了数千颗绕遥远恒星运行的新行星，其中许多比地球大得多，被称为“超级地球”。但这些超级地球适合人类殖民和居住吗？令人烦恼的是，许多科普文章在报道每颗新发现的系外行星时常常夸大其词。例如，将超级地球称为“类地行星”，暗示我们明天就能移居其中。
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之所以这样说，是因为这些行星是迄今为止发现的与地球最为相似的系外行星。因此，我认为今天我们应讨论以下几个问题：
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1. 什么是超级地球？ 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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2. 那里是否有可能自然进化出生命并发展出文明？
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3. 我们是否有兴趣去殖民这些星球？
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我小时候，行星的数量被定为九颗，分为岩石质的内行星和大型气态巨行星，加上冥王星这样的特殊天体。人们一直在寻找第十颗行星，或称X行星，但X行星的表示并不统一，有时用罗马数字X，有时用阿拉伯数字10，而且关于冥王星是否应被列为行星也存在争议。事实上，过去我们认为行星超过九颗，因为我们将像谷神星和灶神星这样较大的小行星也计算在内。在发现第一颗系外行星以及太阳系内其他矮行星之前，关于如何重新定义行星的讨论已经很多。
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我们知道，行星目录将会大幅扩展，毫无疑问会发现数千颗行星，它们之间的距离各不相同，我们也会提出更多新的理论。
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耸人听闻的标题带来的一个问题是，目前尚无官方的行星分类标准，因为这个领域仍处于初期，知识储备不足。值得一提的是，自冥王星事件后，天文学界在定义行星类别上变得更加犹豫不决。另一个问题是，除了那些过度使用标题党手法以吸引点击的出版物会因此受益外，当我们发现新行星时，它们与地球的相似度并不比火星或金星高，甚至更低，却仍被称为迄今为止最类地的系外行星，因为这是事实。
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寻找系外行星的关键在于，发现并确认一颗新行星的可能性主要取决于其距离恒星的远近及其大小。这两者都会影响行星反射或阻挡的光线以及其引力效应。这意味着，尽管我们的基本模型显示小行星的数量会多于大行星，但我们的观测主要集中在所谓的“热木星”——即靠近恒星运行的大型气态行星。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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太阳系内可能还存在十几颗甚至更多的矮行星，如冥王星。这类冰矮行星在银河系中相当常见，但由于体积小、质量低且远离母星，它们往往是最后被发现的天体，正如在我们的太阳系中一样，这些天体值得我们认真研究。有时我们仅了解它们的半径，而对其体积知之甚少，尽管可以根据已知的半径进行合理的估算。虽然某些冰封世界的半径与地球相当，例如冥王星，但其低密度使其不适宜居住。即便对其进行地球化改造使其变暖，表面的冰层也会迅速蒸发。同样，靠近太阳且拥有地球半径的行星，其密度可能与水星相当，不具备居住条件，但这样的行星却是我们最容易发现的地球大小行星。
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粗略估计，至少1%的太阳系内可能存在质量介于地球一半到两倍之间的行星，这些行星接受的太阳光照可能比地球少25%或更多，甚至这一比例可能高达10%或更低。这些行星应该并不罕见，但目前发现质量低于地球的行星较少。而在那些质量超过地球一倍但不到十倍的1500颗外行星（我们称之为“超级地球”）中，几乎没有哪一颗在行星改造方面比火星或金星更具前景。
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这并不是因为我们认为它们非常罕见，而是因为我们更容易发现那些大、亮、热的系外行星。因此，目前如果发现一个地球半径的行星，通常它距离恒星不远，或者更近；如果发现一个地球大小的行星，它可能是气态巨行星，或者围绕着一颗巨型恒星运行，导致表面过于炽热。
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如今，我们终于拥有了一份不错的外行星名单，这些行星的质量、半径和亮度等参数使得“类地行星”这一称谓不至于过于夸张。然而，“类地行星”通常指的是炽热的超级地球，这也引发了我们对殖民这些行星的诸多猜测。我认为，我们应从讨论这些行星的构成开始。
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考虑到“类地行星”这一类别的广泛性——仅仅比地球大，但不超过地球的十倍——给行星的构成留下了很大空间。当前开始讨论这个话题似乎有些突兀，但实际上，我们并不真正生活在地球上，而是生活在地球表面那狭小的、充满空气和水的区域。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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默认情况下，我们预期更大的行星也具备类似的条件。
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事实上，当我们考虑对低重力行星进行地球化改造时，主要关注的问题是大气层的逃逸。因此，通常认为质量更大的行星会拥有更厚的海洋和大气层，这也正是人们容易产生混淆的地方。
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例如，如果我告诉别人我们发现了一颗质量或体积是地球一倍的行星，人们往往会误以为这两者是相同的，认为其重力是地球的两倍。然而，地球实际上是太阳系中最致密的行星，虽然与水星和金星的密度大致相当，但稍逊一筹。火星的密度仅为地球的71%，因此，一个密度与地球相当但体积与火星相似的行星，其表面重力将只有地球重力的71%。
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无论如何，只要半径保持不变，表面重力与行星的密度成正比。如果一个与冥王星大小相仿的行星，其密度只有地球的三分之一，那么其表面重力也将只有地球的三分之一，因此它难以维持大气层。事实上，由于它是一颗巨大的冰球，许多冰在室温下会变为气态，这样的行星不可能存在于太阳系的宜居带内，因为它会被太阳的热量融化并蒸发掉。
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然而，在某些情况下，密度较大的行星仍可能拥有与地球相似的引力。例如，一个行星如果宽三倍，密度为地球的三分之一，体积为地球的27倍，质量仅为地球的9倍，这样的行星接近超级地球的上限，更符合我们所说的迷你海王星或冰巨行星（如目前被认为的海王星）的定义，甚至可能是拥有极厚大气层的岩质气态矮行星。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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如果您感兴趣，太阳系中密度最低的行星是土星，其密度约为地球的八分之一，质量是地球的95倍，半径是地球的9倍，名义上的表面重力与地球基本相同，仅略高一些。这也是为什么我们有时会考虑在这些行星周围建造一个外壳，将它们移到离太阳更近的位置，并对外壳进行地球化改造，从而获得一个表面积约为地球95倍的类地行星。
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我们目前只讨论了行星的大小、密度和质量，还没有涉及它们是否绕着更红或更热的恒星运行，或者是否拥有适当大小的卫星。举例来说，如果一个行星的半径是地球的两倍，且密度与地球相同，那么它的表面重力将是地球的两倍，质量则是地球的八倍。而如果一个行星的质量是地球的两倍，密度保持不变，那么它的半径仅比地球大26%，表面重力也仅比地球高26%（即2的立方根）。
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同样，如果一个行星的质量是地球的三倍，密度不变，那么它的半径和表面重力将是1.44倍（即3的立方根），而不是126%。但是，如果一个行星的质量是地球的两倍，半径和重力是地球的1.26倍，那么它并不完全符合我们对“超级地球”的定义，尽管它也处于这个范围内，但体积相对较小。暂且称这样的行星为SFIA-26。
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首先，假设其他条件相同，这样的行星可能距离太阳更远，但仍具备居住的可能性。在相同条件下，行星越大，通常温度也会更高。不过，这里指的不是金星在地球轨道上的高温，也不是火星上的宜居温度。超级地球所在恒星周围可能有一个稍宽的宜居带。其表面积也更大，半径增加26%意味着表面积增加了58%。但这带来了一个问题：如果我们将地球的大气层直接迁移到这样一个星球上，覆盖面积增加了58%，原有的大气量将不足以覆盖整个表面。讽刺的是，实际情况并非如此。假设我们为其增加58%的空气，使得每平方米土地上的空气量与地球相同。由于重力更强，空气会被压得更密集。因此，这类行星所需的大气量实际上比预期的要少，以维持正常的表面气压。反过来，重力较小的火星则需要更多的大气才能达到同样的气压。
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此外，火星由于重力较小且缺乏磁层，导致其大气层和海洋逐渐流失。相比之下，如此巨大的行星拥有更强的重力，可能也拥有更大的熔融核心，从而形成更强的磁层，有助于防止大气流失。然而，考虑到行星表面积的扩大，与地球表面积成正比，它实际上需要更少的空气来维持与地球相同的气压。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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然而，表面重力与逃逸速度并不相同。正如我提到的，地球和土星的表面重力相近，但土星的质量几乎是地球的100倍，逃逸速度却是地球的四倍，这导致两者在大气流失率上存在巨大差异。我们假设的小超级地球的质量是地球的两倍，半径和表面重力均为地球的126%，逃逸速度也高出126%。对于仅收听音频的听众，我已经在屏幕上展示了相关方程，供有兴趣自行计算各种假设行星的人参考，不过今天我尽量只介绍直观易懂的数学公式。
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行星最初是如何形成海洋和大气的，仍是一个复杂且充满谜团的问题。我们推测，地球在月球形成过程中失去了原始大气，随后通过彗星撞击重新获得了大气。然而，我们可以做一个简化的假设：行星最初的大气和水量与其总质量成正比。如果将地球的陆地面积扩大26%，体积增加58%，但空气和水量却增加到200%，那么海洋深度将增加26%，每平方米的空气量也会增加26%，而密度和重力的增加则使这些更大压力下承受更高的负荷。
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在地球上，你需要潜入约10米深的水中才能体验到与地球大气压相同的压力，而在SFIA-26上，只需8米深的水就能达到同样的压力。地球的平均海洋深度为3700米，超过2英里，那里的压力约为370个大气压。在SFIA-26上，平均海洋深度为4700米，即3英里，此深度下的压力约为590个大气压，而非470个。当然，这一深度下的压力可能更高，因为海洋之上还可能有更多大气。此外，地球不断向大气层释放气体，其中大部分是氢气，因为氢气是最轻的元素。这样的行星应释放更少的气体——这也是为何气态巨行星拥有大量氢气的原因之一，而氢气的多少决定了水的含量，因为氧气充足且释放缓慢。因此，地球上的空气和水量可能比我们预计的还要多。
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现在来看下一个问题。如果地球的海平面从3700米上升到4700米，上升整整1公里，那么露出水面的“地球”将所剩无几。同样，由于氢气缓慢逸出，或许还有引力将更多的彗星拖入地球，我们预计地球上的水深会更大。目前地球上仍有许多海拔超过1000米的陆地，我们指的不仅仅是山峰，观察海拔图可以发现，大约四分之一的陆地位于中亚、东南非和美国西部的大片区域，通常这些地方如落基山脉和喜马拉雅山脉等较新的山脉，附近有大片可居住的高海拔土地。请记住这一点。
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在SFIA-26上，这可能意味着它拥有地球四分之一比例的陆地，但其表面面积却比地球多58%，约为地球陆地面积的40%。同样，由于氢逸出较少，水较多，其陆地面积可能会有所减少，但让我们暂时不讨论这个问题。可以想象，这样的行星能够发展出规模可观的文明，尽管太空飞行可能因为空气更稠密、重力更大而更加困难，但并非完全不可能。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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我们之前讨论过宜居的高重力世界，需要记住的是，这些行星上的生命也需要更强、更厚或更致密的骨骼来适应陆地生活——这可能阻止或延缓海洋生物向陆地进化的进程。在地球历史和生命史的大部分时间里，动物从海洋走向陆地花费了很长时间，绝大多数时候地球上都没有陆生动物。对坚固的内骨骼、肩部和臀部等的需求可能意味着，动物需要十亿年的时间才能从海洋爬到潮汐池，再到陆地，或者这种进化过程可能根本不会发生。
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说到潮汐，还有一点需要记住，那就是地球曾经自转得更快，而月球则一直在慢慢减慢我们的日长。在远古时代，地球的一天只有12个小时，风暴也更猛烈。行星自转得越快，风暴就越猛烈。如果地球一开始旋转速度更快