当科学家寻找外星生命时，他们经常以地球为模型，因为地球是已知唯一支持生命的行星。因此，他们主要寻找在其恒星的宜居带内运行且表面有足够水的岩石行星。

在对宇宙中数千颗系外行星进行研究的过程中，科学家们发现，许多行星可能是“水世界”，其质量的50%是水。这就提出了一个问题：多少水算太多，或者太多土壤会成为问题吗。

为了回答这些问题，哈佛-史密森天体物理中心的两位科学家进行了一项研究，以确定水和土地之间的比例如何影响生命。

《天文学杂志》 审查了题为“生物活性对行星表面水分数的依赖性”的研究。该研究的作者是马纳斯维·林根、弗拉基米尔·亚伯拉罕·勒布和弗兰克·贝尔德。林根是哈佛-史密森天体物理中心理论与计算研究所的博士后·研究员，亚伯拉罕·勒布是理论与计算研究所的负责人，弗兰克·贝尔德是哈佛大学的科学教授。

首先，林根和勒布讨论了在天文学和系外行星研究中发挥重要作用的人类学原理问题。简而言之，这一原则指出，如果地球上的条件适合生命存在，那么它们就必须存在才能产生生命。这一原理适用于整个宇宙，并指出物理定律的存在是为了创造生命。

我们倾向于认为太空中生命存在的条件是丰富的，因为我们了解它们。这些条件包括液态水和土地的存在，这是我们所知的生命所必需的。正如林根解释的那样，这是人类学原理在寻找潜在宜居行星时发挥作用的一种方式。

然而，当他们观察在其他星系中发现的许多超级地球时，对它们平均密度的统计分析表明，它们中的大多数挥发物含量很高。 Trappist-1 系统就是一个很好的例子，该系统对七个地球大小的行星的理论模型表明，它们可能含有高达 40% 至 50% 质量的水。

这些“水世界”将有非常深的海洋，没有陆地可言，这可能对生命的起源产生严重影响。与此同时，正如我们所知，水对于生命至关重要，因此表面很少或没有水的行星被认为不适合生命生存。

林根说：“太多的土地是一个问题，因为它限制了地表水的数量，所以很多土地都非常干旱。干旱生态系统的典型特征是地球上的生物量生产力低。相反，如果我们考虑相反的情况（即主要是海洋），你会遇到磷的可用性的潜在问题，磷是我们所知的生命的基本组成部分之一，这可能导致生物量瓶颈。”

为了解决这些可能性，林根和勒布着手分析拥有过多水或土壤的行星如何影响系外行星生物圈的发展。正如林根解释的那样，“我们开发了一个简单的模型来估计地球的哪些部分将是干旱的（即沙漠）并且相对不适宜居住。在以水为主的生物圈的情况下，磷的可用性成为限制因素。在这里我们使用“这是我们早期一篇论文中开发的模型，其中考虑了磷源。我们将这两种情况结合起来，并将它们与地球的数据进行比较，以确定正常生物圈的性质取决于土地和水的数量。

他们发现，陆地和海洋之间的谨慎平衡（就像地球上的平衡一样）对于复杂生物圈的出现至关重要。结合其他研究人员的数值模拟，Lingen 和 Loeb 的研究表明，海洋与陆地比例（约 70:30）的类地行星可能相当罕见。正如林根总结的那样，“因此，最重要的是，陆地-水平衡不能以一种或另一种方式过度倾斜。我们的工作还表明，重要的进化事件，例如氧气水平的上升和技术的出现物种，可能会受到陆地-水成分的影响，最佳值可能接近地球的值。”

一段时间以来，天文学家一直在寻找类似地球现象常见的系外行星。我们试图通过寻找与我们所知的生命相关的生物特征来寻找生命。但根据这项新研究，发现这些地方就像在岩石中寻找钻石一样困难。

该研究的发现对于寻找外星智慧生命也具有重要意义，表明这也是一种相对罕见的现象。幸运的是，林根和勒布承认，人们对系外行星及其水土质量比的了解还不够，无法得出任何结论。

最终，我们必须耐心等待天文学家更多地了解太阳系外行星及其环境。由于新一代望远镜的出现，这将在未来几年成为可能。其中包括地面望远镜，如欧洲南方天文台的极大望远镜 (ELT) 和天基望远镜，如计划于 2024 年和 2021 年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)。

随着技术的进步和数以千计的系外行星可供研究，天文学家已经开始从发现过程转向表征过程。在未来几年中，我们对系外行星大气的理解将在很大程度上证实或反驳我们的理论模型。随着时间的推移，我们也许最终能够确定宇宙中生命的丰富程度以及它们可能采取的形式。