外星人睡覺嗎?你可能認為睡眠是理所當然的,但研究表明,許多可能進化生命的行星沒有晝夜循環。
很難想像,但是生活在地球無光棲息地、地下深處或海底的生物體,讓我們了解沒有晝夜節律的外星生命可能會是什麼樣子。
我們的銀河系中有數十億顆潛在的宜居行星。我們如何得出這個數字?銀河系之間有1000億和4000億星星。
其中百分之七十是微小的、冷的紅矮星,也被稱為作為M矮星。 2013 年發表的一份詳細的系外行星調查估計41% 的 M 矮星有一顆行星在其「金髮女孩」區域運行,在這個距離內,行星的溫度足以支持液態水。
這些行星只有潛力宿主液態水, 儘管。我們還不知道其中是否真的有水,更不用說生命了。儘管如此,光是 M 矮星的金髮姑娘區就有 287 億顆行星。這甚至還沒有考慮其他類型的恆星,例如我們自己的黃色太陽。
在 M 矮星宜居帶內運行的岩石行星被稱為 M 地球。 M 地球根本上不同於我們的地球。一方面,由於 M 矮星比太陽冷得多,它們距離太陽很近,這使得恆星對地球的引力非常強烈。
恆星的引力對行星近側的拉力比對遠側的拉力更大,產生的摩擦力會在億萬年的時間裡抵抗並減慢行星的自轉,直到自轉和軌道同步。這意味著大多數 M 地球可能處於潮汐鎖定狀態,即一個半球始終面向太陽,而另一個半球總是背對太陽。
潮汐鎖定行星的一年與其白天的長度相同。月球被地球潮汐鎖定,這就是為什麼我們總是只能看到月球的一面從來沒有它的黑暗面。
潮汐鎖定的行星可能看起來很奇異,但大多數潛在的宜居行星可能是像這樣。我們最近的行星鄰居,比鄰星 b(位於四光年外的半人馬座阿爾法星系統),可能是一個被潮汐鎖定的 M 地球。
那麼,與我們的地球不同的是,M 地球沒有白天、黑夜和季節。但地球上的生命,來自細菌對人類來說,晝夜節律與晝夜週期相適應。
睡眠只是其中最明顯的一個。這晝夜節律影響生物化學、體溫、細胞再生、行為等等。例如,早上接種疫苗的人開發更多抗體比那些在下午接受治療的人更有效,因為免疫系統的反應能力全天都在變化。
我們不確定不活動和再生的時期對生命有多重要。也許那些在沒有時間循環的情況下進化的生物可以繼續前進,從不需要休息。
為了支持我們的推測,我們可以觀察地球上的生物體遠離日光而茁壯成長,例如洞穴居民、深海生物以及地殼和人體等黑暗環境中的微生物。
許多這些生命形式確實具有生物節律,與光以外的刺激同步。裸鼴鼠一生都在地下度過,從未見過陽光,但是他們有生理時鐘適應日常和季節性溫度和降雨量的循環。深海貽貝和熱氣孔蝦與海洋潮汐同步。
生活在人類腸道中的細菌與褪黑激素波動同步在他們的主人。褪黑激素是人體應對黑暗而產生的一種荷爾蒙。
由熱孔引起的溫度變化、濕度波動以及環境化學或電流的變化都可能引發生物體的生物振盪。這暗示生物節律具有內在的好處。
最近的研究表明,M-地球可能有取代白天和季節的週期。為了研究這些問題,科學家們採用了氣候模型來模擬 M 地球上的環境,包括我們的鄰居比鄰星b。
在這些模擬中,白天和夜晚之間的對比似乎會產生快速的風和大氣波噴射,就像那些導致地球急流彎曲和蜿蜒。如果地球有水,白天可能形成充滿閃電的厚雲。
風、大氣波和雲之間的相互作用可能會改變不同州之間的氣候,造成規律的循環在溫度、濕度和降雨量方面。這些週期的長度因行星而異,從數十個到數百個地球日不等,但它們與其自轉週期無關。雖然恆星仍然固定在這些行星的天空中,但環境將會改變。
也許M地球上的生命會演化出與這些週期同步的生物節律。如果生理時鐘組織內部生化振盪,它可能必須這樣做。
或者也許進化會找到一個更奇怪的解決方案。我們可以想像生活在地球的白天的物種會遷移到夜晚的一側休息和再生。空間而不是時間的生理時鐘。
這個想法應該提醒我們,如果生命存在,它將顛覆我們不知道的假設。唯一可以肯定的是,它會讓我們感到驚訝。