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一个半径比地球大两倍的星球,上面生物和智慧生物会是怎样的?

2021-12-02知识

在目前的理论下,低于 5 倍地球质量的行星通常会是岩石行星,超过 10 倍地球质量的行星则会成为类海王星或气体行星。

「半径比地球大两倍」是歧义句,既可以是变成二倍(半径 12742 千米)也可以是变成三倍(半径 19113 千米)。在目前的理论下,岩石行星的最大可能半径为地球半径的 2.35 倍。

无论题目所称的半径是哪一种情况,考虑材料密度的时候,上述质量临界点是很容易被越过的。

此外,「半径比地球大两倍的白矮星、黑矮星及正在通过吸积致坍缩走向中子星的状态」之流也可以算是「星球」。

这意味着「半径比地球大两倍的星球」至少有三种情况:

  • 表面重力比地球大或密度畸低的岩石行星;
  • 较小的类海王星,根据到恒星的距离,其状态可以有很大的变化;
  • 表面重力极端强大的坍缩星,其状态可以有极端的变化。
  • 在上述两种行星上由化学作用自然产生的生物起源,大抵还是从环境汲取热力学自由能来自我制造的碳基大分子,由此形成的生物在化学组成上可以与地球微生物大相径庭(核酸有数百万种替代方案),但可以预期最常见的形体还是球形及其各种变形,经由分裂自我制造而堆砌为群落、生物膜,并在贫瘠环境中复杂化、大型化。

    按照地球上的经验,生物的演化是「可以采取一切不致死的形态结构,并在传代过程中逐渐丢失细节、特化剩下的部分,从而种化成彼此形态结构不同的各种生物」,例如在复杂化、大型化之后生物的身体对称性通常会逐步减少,从球对称走向辐射对称、旋转对称、左右对称。这个经验可能至少能对一部分基于电磁相互作用的生物适用。

    在身体密度高于周围介质的场合,高重力条件下的大型生物的体型大概较为低矮。液体的浮力仍可缓解该问题。对类海王星来说,身体密度较低的浮空生物可以看起来很舒展。

    如果恒星朝行星输入大量电磁波,光合作用就可以期待,由此产生大量光合浮游生物和一些分形结构的大型光合生物。否则,要关注化能自养、辐射合成之类。这些在地球上都有范例可参照。

    在坍缩星上自然产生的生物可能依靠核力组织起来、以稳定岛元素的原子核的形式存在,或是形成环绕坍缩星的等离子生物圈,与地球上的状况大相径庭,你可以参照太阳照片、球状闪电、星际等离子体、极光之类想象等离子生物的形态。

    其他回答谈到的「生物的体积和大气含氧量有关」是个古老的误会 [1] ,而且题目根本就没有谈论大气含氧量。氧和水都可以被替代,那并不重要。

    参考

    1. ^ 为什么远古氧气含量只是高了10%的样子,就可以支持昆虫大几百倍? - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/457554177/answer/1867223986