外星人会睡觉吗?你可能认为睡眠是理所当然的,但研究表明,许多可能存在生命的行星并没有昼夜循环。
这很难想象,但在地球无光的栖息地、地下深处或海底也生活着生物,这让我们可以想象没有昼夜节律的外星生命可能是什么样的。
我们的银河系中有数十亿颗可能适合居住的行星。我们是如何得出这个数字的?银河系有1000亿和4000亿星星。
其中百分之七十是微小的冷红矮星,也称为作为 M 矮星2013 年发表的一项详细系外行星调查估计41% 的 M 矮星有一颗行星在其“金发姑娘”区域内运行,这个距离处的行星具有适合维持液态水的温度。
这些行星只有潜力宿主液态水不过,我们还不知道其中是否有水,更不用说生命了。不过,仅在 M 型矮星的宜居带中就有 287 亿颗行星。这甚至还没有考虑其他类型的恒星,比如我们自己的黄色太阳。
在 M 型矮星宜居带内运行的岩石行星被称为 M 型地球。M 型地球与我们的地球有着根本的不同。首先,由于 M 型矮星比太阳温度低得多,它们距离太阳很近,这使得恒星对行星的引力非常强大。
恒星的引力在行星近侧比远侧更大,产生的摩擦力会阻碍行星的自转,并使其在漫长的岁月中减慢速度,直到自转和轨道同步。这意味着大多数 M 地球可能被潮汐锁定,即一个半球始终面向太阳,而另一个半球始终背对太阳。
潮汐锁定行星的一年与一天的长度相同。月球被潮汐锁定在地球上,这就是为什么我们总是只看到月球的一个面,而永远不会有阴暗面。
潮汐锁定行星可能看起来很奇特,但大多数潜在宜居行星可能像这样. 我们最近的行星邻居,比邻星b(位于距离我们四光年的半人马座系统),可能是被潮汐锁定的M型地球。
与我们的地球不同,M-Earths 没有白天、没有夜晚、没有季节。但地球上的生命,来自细菌对于人类来说,它的昼夜节律与昼夜循环相协调。
睡眠只是其中最明显的。昼夜节律影响生物化学、体温、细胞再生、行为等等。例如,早上接种疫苗的人产生更多抗体比下午接种疫苗的人更有效,因为免疫系统的反应性全天都在变化。
我们并不清楚静止和再生周期对生命有多重要。也许那些没有时间循环的生物可以一直不停地活动,永远不需要休息。
为了支持我们的推测,我们可以观察地球上的生物远离日光生长,如穴居生物、深海生物以及地壳和人体等黑暗环境中的微生物。
许多这样的生命形式确实有生物节律,与光以外的刺激同步。裸鼹鼠一生都在地下度过,从未见过阳光,但他们有昼夜节律适应日常和季节气温和降雨的循环。深海贻贝和热风虾与海洋潮汐同步。
生活在人体肠道中的细菌与褪黑激素波动同步在他们的宿主中。褪黑激素是你的身体在黑暗中产生的一种激素。
热源引起的温度变化、湿度波动以及环境化学或水流变化都可能引发生物体内的生物振荡。这暗示着生物节律具有内在的益处。
最近的研究表明,M-地球可能有周期来取代白天和季节。为了研究这些问题,科学家们调整了气候模型来模拟 M-地球的环境,包括我们的邻居比邻星 b。
在这些模拟中,白天和夜晚的对比似乎会产生快速的风和大气波,就像导致地球急流弯曲和蜿蜒。如果这颗行星有水,那么白天可能形成充满闪电的厚云。
风、大气波和云之间的相互作用可能会改变气候的不同状态,造成规律的周期温度、湿度和降雨量。这些周期的长度因行星而异,从几十到几百个地球日不等,但与行星的自转周期无关。虽然恒星在这些行星的天空中保持固定,但环境将发生变化。
也许 M-Earths 上的生命会进化出与这些周期同步的生物节律。如果生物钟能够组织内部生化振荡,那么它可能不得不这样做。
或者,进化会找到一个更奇怪的解决方案。我们可以想象,一些物种生活在行星的白天,然后迁移到夜间休息和再生。一个在空间而不是时间上的昼夜节律时钟。
这个想法应该提醒我们,如果外星生命存在,它将颠覆我们不知道的假设。唯一可以确定的是,它将让我们感到惊讶。