既能做原子弹杀死生物，也能孕育生物，这种物质令科学家爱恨交织

1945年8月6日，美国将一颗原子弹投放到了日本广岛，掀开了核武器的帷幕，让我们见识到了这种可怕的人造产物。

原子弹的原理大家都知道，那就是利用核裂变产生的巨大能量而实现破坏。因此，原子弹的制造离不开最根本的物质，那就是放射性元素。可以说，如今的人们一听到放射性元素这五个字，几乎就是谈虎色变。

可是另一方面，如果没有放射性元素，地球上可能到现在都没有生命存在。在地球上，放射性元素扮演着恶魔与天使的双重角色

恶魔&天使

研究表明，像钍和铀这样储存在地球内部的放射性元素在衰变的过程中，会产生大量的热量，这推动了地球的板块构造，产生了火山等地质活动。这些地质活动可以促进地球系统的碳循环，也就是通过火山爆发等方式将封存在岩石中的碳酸盐分解。在这个过程中，火山喷发给地表带来了温暖，碳酸盐的分解产生的二氧化碳进入大气层后进一步提升了地球的温度，使它变得宜居起来。

同时，内部热源也可能是维持地球磁场的必要条件。要知道，如果没有磁场抵御太阳的高能辐射，地球今天恐怕就不会有大气层，更不可能允许生命在这里生存。看一看火星今天的荒凉，就是由于在大约42亿年前失去了磁场的保护，导致大气层流失而造成的。因此，磁场或者说有可能产生磁场的放射性元素，可能是一颗行星孕育生命的重要因素。

正因如此，加州大学圣地亚哥分校地球和行星科学教授Francis Nimmo一直对放射性元素在行星和生命之间扮演的角色充满了好奇，并且率领他的团队进行了相关的研究。

恶魔向左，天使向右

对于我们地球来说，磁场是来自于外核的金属熔融物对流所产生的结果。当它与地球自转方向相反时，就会产生一种叫做发电机效应的现象。在这个过程中，地球内部的放射性元素可以提供大量的热，从而一直维持着这个现象。

为了研究这些放射性元素对行星的影响，他们制作了一个行星模型，通过调整内部热源的高低，来查看它给行星带来了怎样的变化。结果发现，在放射性元素及其产生的辐射热量方面，有一个临界值。如果超过或低于这个临界值太多，那么反而会破坏行星的宜居性。

比如说：地球内部的钍和铀主要集中在地幔中，庆幸的是它们的量没有超过临界值。如果地幔中有太多钍和铀，它就会变成一个巨大的绝热层。如果是这样的话，那么地核熔融物就不会获得足够高的热量来维持对流活动，地球失去磁场。同时，钍和铀过多本身带来的热量全都转移到地质活动中，产生非常频繁的火山运动，这就极有可能导致灭绝事件。

反之亦然，如果地球内部的放射性元素太少，就会以相反的方面导致生物的灭绝。

Nimmo解释说：“只要改变一个变量，你就会看到完全不同的结果，从死寂的地质到地球一样的乐园再到没有发电机效应的极端火山环境。如今我们已经看到了放射性热量变化所产生的重要影响，我们所采用的简化模型可以进一步检测更多详细的数据。”

（图片说明：放射性元素产生热量不同而造就的三种行星）

寻找宇宙中的“天使”

简单说：他和他的团队找到了一颗行星具备宜居性条件所需含有的放射性元素含量，这有助于我们在系外行星中寻找超级地球。但是，这些在几十上百光年以外的行星多于遥远，我们不可能直接检测其放射性元素含量。

看起来我们走到了死胡同，但他们还是找到了办法。

我们知道，钍和铀这样的重元素，是需要通过超新星爆发这样的事件才能够形成。因此，一颗恒星及其行星系统所含有的放射性元素数量，极大程度上取决于它们有多靠近超新星爆发的区域。由此可见，不同的恒星及其行星系统之间，也会因为位置的差异而表现出放射性元素含量的多样性。

（图片说明：通过恒星光谱探测其内部元素的原理示意图）

为了确定这种多样性的变化范围，Nimmo和他的同事们对另外一个元素进行了研究，那就是铕。和钍、铀一样，铕也是在超新星爆发过程中产生的，并且很容易在恒星光谱中被我们检测到。因此，只要我们对其他恒星进行观测，确定其内部铕的含量，那么就可以确定它周围的行星内部大概含有多少钍和铀。

当他们将测量结果放到自己的热辐射模型后，一个太阳系附近恒星系统的放射性元素估算范围就建立起来了。结果表明，我们的太阳系恰好处在这个范围的正中间，堪称完美。而附近其他的恒星内铕的含量，有些只有太阳的1/2，还有一些高达2倍。

（图片说明：太阳系周围一些比较著名的恒星，仅仅太阳系方圆100光年内就有总计约14600颗恒星）

这样的研究成果于我们来说绝对是一个好消息，科学家们多年以来一直在思考如何确定一颗行星孕育生命所必需的条件，以及如何在遥远的系外行星上确定这些条件。如今Nimmo的实验告诉我们：放射性元素的含量或许决定了一颗行星的宜居性，我们只需要通过其宿主恒星光谱中铕的含量就可以进行判断。

超级地球或将被发现

检测恒星的光谱，对于天文学家来说难度就要低得多了。尤其是在明年，万众期待的詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射升空，它那无与伦比的观测能力和在光谱检测方面的卓越功能，将可以完美地解决这些问题。

到目前为止，科学家已经在3192颗恒星周围发现了共计4301颗系外行星，此外还有5650颗可能的系外行星有待确认。虽然我们目前还无法前往这些行星，但是它们的表面环境正在一点点被我们探测到。这些行星上到底有没有生命呢？也许这个答案很快就要浮出水面了。