地球上最初的生命经过了三四十亿年才进化出智人(Homo sapiens)。但在此期间,即使地球气候只出现一次大的差错,都会导致进化彻底停止,而我们也将不复存在。因此,想要弄清楚我们为何能够在地球上生存,就需要探究地球在几十亿年间是如何保持宜居的。
这并不是什么小事。当前的全球变暖告诉我们,气候可以在短短几个世纪里发生巨大的变化。在地质时间尺度上,气候的变化会更加容易。计算结果显示,在未来几百万年内,地球气候可能会趋于恶化,地球气温会变得低于冰点或超过沸点。
依据目前的观点,太阳的亮度相较于生命进化之初已提高了30%。按理来说,当时的地球并没有普遍结冰,那么到现在地球上的海水应该已经被烧干,但事实却并非如此——这就是黯淡太阳悖论(faint young Sun paradox)。但不管怎样,我们已经解开了这个宜居性的谜团。
科学家们提出了两个主要理论。第一个认为地球可能拥有类似于恒温器的功能,即拥有一种(或多种)预防地球气温滑向极值的反馈机制。第二个理论认为,地球可能就是从众多星球中幸运的一颗,走到今天全凭运气。随着近几十年对太阳系以外的许多行星(即系外行星)的发现,第二个理论变得越来越合理。对于遥远恒星的天文观测显示,这些恒星大多都有行星环绕,其中一部分行星拥有合适的大小、密度和轨道距离,其表面的温度在理论上适合生命存活。科学家们估计,单单银河系至少就有20亿个类似的候选行星。
科学家们很乐意前往这些系外行星,以考察它们是否和地球一样,能保持几十亿年的气候稳定。但就算是离我们最近的系外行星(围绕比邻星运行的行星)也在4光年之外,因此很难获得观测和实验证据。