沙漠行星

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在科幻小说中,沙漠行星是指全星只拥有一种气候——即沙漠气候且降水量极少的行星。该类行星在现实世界和科幻作品中均十分常见。在某些作品中,沙漠行星表现出了水利专制统治的某些特征。最著名的沙漠行星莫过于弗兰克·赫伯特的《沙丘》系列的重要故事背景——阿拉基斯和《星球大战》中的塔图因
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沙漠行星

沙漠行星简介

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由于沙漠行星在科幻小说中往往象征着[1]  孤立与自恃,并且好莱坞在亚利桑那州新墨西哥州的沙漠中拍摄电影的成本相对较低,所以该类行星在科幻电影中一再出现。不过,《星球大战IV:新希望》中塔图因的拍摄地点为突尼斯
科学家发现沙漠行星比海洋行星适宜生命存在 科学家发现沙漠行星比海洋行星适宜生命存在
从科学角度来看,科幻小说和电影中的沙漠行星并不真实。因为该类行星上缺乏植被,无法进行光合作用,进而也就缺乏氧气,并不适于人类生存。除非像沙丘般设定有其他维持氧气平衡的机制,或者并非完全只有沙漠的表面。
沙漠行星表面没有海洋,却拥有广袤的干旱沙漠,可能零星分布着绿洲。
最新研究称,沙漠行星比类似地球的水世界更有可能孕育生命

沙漠行星相似行星

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以沙漠行星背景的真实行星

沙漠行星火星

海盗号探测火星并发回探测资料之前和之后,许多科幻小说即把火星当做一颗沙漠行星。这些科幻小说包括:
漫画《星际牛仔》将火星描绘为二十一世纪十分重要的一颗殖民星球。
在李·布瑞凯特的火星人系列故事中,火星表面大部为沙漠所覆盖,其间零星分布着一些绿洲文明。
在拉瑞·尼文的众多小说的发生背景“已知空间”中,对于行星上居民来说,水是一种陌生的外来物质。
菲利普·狄克的小说《火星时流》中,火星已经成为地球上的联合国的殖民地,该星上水资源极度匮乏,是一种严格配给物资,而水工联合会的主席则成为该星上权力最大的人。
2000年的电影《火星任务》讲述了美国航天航空局第一次载人探测火星任务遇到灾难性事故之后展开的一次营救活动,营救人员在火星上发现了火星人,而在火星西多尼亚区发现的“人脸地形”则构成了故事的重要情节。
2000年的电影《红色星球》讲述了一支从地球前往火星的远征队遭遇到了火星上可怕的昆虫而覆灭的故事。该片外景拍摄于澳大利亚和约旦的沙漠。
在《星际旅行》中,火星是第一颗经过改造适合人类生存的行星,至24世纪,火星轨道上的“乌托邦平原”船坞成为了一个重要的星际舰队基地。
火星亦出现在了亚瑟·查理斯·克拉克的科幻小说《火星之沙》中。
在电影《全面回忆》中,火星上居住着发生变异了的人类和劳工,在这里获得空气需要交税。

沙漠行星土卫六

《星际牛仔》将土卫六描绘为一个经过人类改造的、类似于撒哈拉沙漠的荒漠世界。
DC漫画中,土卫六是精神力竞赛的基地,著名的超级英雄“土星女孩”即是来自土卫六,她是30世纪的超级英雄联盟的创始成员之一。
斯坦利·G·温鲍姆1935年创作的短篇小说《土卫六上的飞行》讲述了一对来自地球的夫妇与土卫六上寒冷、多风的沙漠气候作斗争的经历。
在《星际旅行》系列中,21世纪中叶的人类已经在土卫六上建立了一系列的圆顶状定居顶,其中一个更成为了地球被第三次世界大战毁灭之后人类的安全港。泽弗拉姆·科克伦曾经在土卫六上带过一段时间,而后进入企业号委员会。查尔斯·塔克三世在该卫星表面的一次训练任务中差点丧命。该卫星是星际舰队钟爱的航线中间站之一。至24世纪,这个荒漠世界已经完成改造,适于人类生存。
斯蒂芬·巴克斯特1997年的小说《泰坦》讲述了美国航空航天局前往土卫六的计划因为一次灾难性的着陆而近乎失败,执行计划的宇航员必须为生存而挣扎。巴克斯特生动的描绘了前往土星系的旅程。
在《变形金刚》中,土卫六这个荒漠世界上居住着外边近似人类的生物;五面怪曾经在此短暂的建立了一个基地,但不久之后即废弃了;后来土卫六上又建立起了super-Destron Metrotitan,被命名为“泰坦”。
电视剧《神秘博士》中,曾有一集的故事情节发生在土卫六上。

沙漠行星作品

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电影《星际之门》中的阿比多斯星。
电影《惑星历险》中的牵牛星-四。
厄休拉·勒吉恩所著科幻小说《一无所有》中的阿娜里斯星(并非严格意义上的沙漠行星,因为该行星上存在海洋,且大草原覆盖了大部分地区)。
弗兰克·赫伯特所著《沙丘》系列中的阿拉基斯星。
阿萨斯,即浩劫残阳——龙与地下城的一个战役背景设定,其最初由TSR设计,现在版权归属威世智公司。
《生化战士》中的巴拉·马格那,一颗在10多万年前遭遇灾变的大型乌托邦式行星。这次灾变导致星体分裂为三部分:较大的部分成为母星,较小的两部分成为两颗卫星。其上居住着格拉托利亚人和其他动物。
沙丘世界》,来自史蒂芬·金的同名短篇小说。
戏仿电影《星际远征》中的“铍矿行星”。
1985年的电影《第五惑星》中的菲林四号行星。

沙漠行星科学研究

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据美国太空网站报道,一项最新研究显示,著名科幻小说《沙丘》中所描述的沙漠行星比类似地球的水世界更有可能孕育生命,这种行星或许是星系内最有可能存在生命体的星球。同时,这项研究暗示炽热的金星(平均表面温度达到460摄氏度)在10亿年前可能是一颗沙漠行星,或许金星远古时代曾孕育着神秘生命。
《星球大战》中的沙漠行星塔图因 《星球大战》中的沙漠行星塔图因

沙漠行星浅绿色行星劣势

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“浅绿色行星”通常是指覆盖海洋的类地岩石行星(比如:地球),或者完全覆盖数百公里厚冰层或者液态水的“海洋行星”(比如:木星冰冷的卫星木卫三)。为了实现可居住性,浅绿色行星必须环绕其恒星的“适居带”,这一太空区域既不炎热也不寒冷,如果该行星过于远离恒星,它们将冷冻。如果它们过于接近恒星,将在大气层中产生蒸汽流,吸引热量蒸发更多的水份,导致一种失控的温室效应,可煮沸行星表面的所有海洋,其情景如同金星表面。最终,像这样的行星将非常炽热,迫使水蒸汽上升至大气层的高度,在紫外光线作用下分离成氧和氢。之后氢逃逸进入太空,氧很可能与炽热行星表面发生反应进入到地幔之中,随着时间的推移,这颗行星大气层将损失所有的水份。

沙漠行星科幻沙漠行星

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美国宇航局艾姆斯研究中心行星学家凯文-扎恩勒(Kevin Zahnle)称,科幻小说《沙丘》中的沙漠行星不像浅绿色行星那样表面拥有大量水资源,这样的行星表面没有海洋,却拥有广袤的干旱沙漠,可能零星分布着绿洲。在《沙丘》中一颗叫做“阿拉基斯”的沙漠行星,被描述为是可以孕育生命的陆地行星。
阿拉基斯行星是一颗较大、较温度的行星,与火星有点儿相近,拥有可吸入氧气的大气层,极地区域寒冷潮湿,可形成较小的冰盖和朝露。

沙漠行星“陆地行星”模型

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科学家推断称,缺乏水资源的陆地行星实际上更可能实现在恒星周围形成一个较大的孕育生命区域,这里有几个因素在内,首先,陆地行星拥有较少水资源,无法转化大量的雪和冰,它们能反射阳光进入太空。同时,它可以吸收更多的热量更好地抵御全球冰冻现象,扩大适宜居住区域的寒冷外部极限。此外,陆地行星干燥大气层中缺乏水份将比浅绿色行星吸收更少的热量,有助避免出现失控温室效应,并扩大行星适宜区域内部、炽热边缘。大气层中水份越少,紫外线分解形成的氢和氧就越少。
日本东京大学研究员阿部丰(Yutaka Abe)和研究同事进行了类地行星三维简单全球气候模型实验,为了模拟陆地行星,他们设置了自转速率、大气压力和未变化的二氧化碳指数,但在模型中移除了海洋和植物,从而使地下水资源锁定在地表以下。科学家发现沙漠行星的适宜居住区域面积是浅绿色行星的3倍。
研究小组指出,拥有海洋的浅绿色行星并不是唯一类地宜居行星模型,最适宜生命居住的行星是首选行星是沙漠行星,而不是那些浅绿色行星。目前,这项研究报告发表在《天体物理学杂志》上

沙漠行星处于宜居地带的沙漠行星

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当分析这些行星的寒冷外部极限时,阿部丰和研究同事发现当地球接收阳光下降至72-90%时,浅绿色行星将完全冷冻,这取决于行星旋转轴朝向恒星的倾斜度。这种情况下,沙漠行星比浅绿色行星具有更好的全球冰冻抵御性,当接收光线下降至58-77%时才完全冰冻。这意味着陆地行星可远离恒星,却仍具备孕育生命的可能性。
对于这些行星的炽热内部极限,研究人员估计液态水可稳定保存于浅绿色行星极地,这里是该行星最寒冷的区域,照射的阳光是现今地球接收阳光的135%。相比之下,液态水可稳定保存于沙漠行星极地情况下,照射的阳光是现今地球接收阳光的170%。这意味着当沙漠行星可近距离环绕恒星运行,且仍具备孕育生命的条件。
像这样的沙漠陆地行星非常接近科幻小说《沙丘》中描述的阿拉基思行星,扎恩勒说:“虽然我并不知道这部小说中阿拉基恩行星上生存的沙虫是怎样的,但是沙漠行星的赤道区域过于炽热无法适宜生存,而极地区域的生存条件更适宜一些。我真实地认为极地区域是最佳生存区域,这里可能有更广阔的水域,甚至还有小溪流和湖泊。”
美国宾夕法尼亚州大学行星科学家吉姆-卡斯汀(Jim Kasting)称,这是一项非常有意义的研究。然而卡斯汀仍不确定这项发现将真实地帮助发现新适宜居住行星,无论它是沙漠行星还是浅绿色行星。
卡斯汀说:“基于我们的认知标准,为了揭晓是否哪颗行星适宜居住,它们需要具备水存在的迹象,目前我们通过望远镜尚不清楚是否能探测到沙漠行星上有足够的水资源。因此我并不认为它将改变我们在遥远太空寻找地外文明的策略。”
扎恩勒持不同意见,他说:“我们不可能探测到这些行星存在水的迹象,但或许能探测到氧气的存在。同时,我们在其它地外星球上发现许多存在水资源的情况,但这并不能作为该星球具有适宜居住性的判断依据。”

沙漠行星发现第一颗适宜居住行星

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如果是这样的话,由于沙漠陆地行星比浅绿色行星更接近于主恒星运行,且具有适宜居住条件,扎恩勒认为,发现适宜居住的沙漠行星要早于适宜居住的浅绿色行星。前者更接近恒星运行,它拥有运行速度更快的轨道,途经恒星前方使恒星光线变暗的概率较大,这更加便于我们通过望远镜进行探测。
同时,卡斯汀并不确定少量水能稳定存在于行星表面。他猜测沙漠行星上的少量水资源将被岩石吸收,或者被吸入地幔之中。扎恩勒同意卡斯汀的观点并强调指出,我们并不是要寻找永久性适宜生命居住的星球,只需要满足生命体能够长时间存活即可。没有行星能够永久性适宜生存,甚至包括地球在内。
未来有一天,地球将变成一个沙漠世界。伴随着太阳的衰老,太阳每隔10亿年亮度就会增加9%,太阳辐射会分解水成为氢气和氧气,将最终耗尽地球上的液态水资源。然而,研究人员计算地球在太阳步入衰老期的数十亿年里仍可能保持适宜居住性,地球能够避免失控温室效应现象,在太阳死亡之前可能仅损失三分之一的海洋。
目前令科学家关注的一个问题是金星曾经是否是一颗适宜居住的沙漠陆地行星?金星是太阳系内最火热的行星,或许曾经的环境状况能够孕育生命。扎恩勒称,假设金星曾经拥有液态海洋,研究人员推算称很可能金星远古历史时期曾有干燥且适宜生命居住的环境条件。
扎恩勒强调,在10亿年前金星的确具有持续性适宜居住的陆地环境,那时金星热带区域非常火热,但在极地区域温度较低且湿润,类似于地球的环境条件,并没有大量的二氧化碳。未来的研究将精确地证实金星曾经是否具有适宜居住性。[3] 
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