在寻找宇宙其他地方生命的过程中，要找到合适类型的目标行星，行星的大小很重要。
人们认为，所有行星都是通过一种竞争性吞噬过程形成的：在新生恒星周围的物质盘中，小块尘埃相互碰撞并不断长大，吞噬周围的物质。随着它们变大，吞噬周遭一切物质的能力也随之增强，生长速度不断加快。
如果一颗行星在其宿主恒星内部的核聚变炉点燃之前，膨胀到质量超过地球的大约十倍，它就能够吸积大量气体，最终成长为气态巨行星，就像我们太阳系中的木星和土星。这样的行星肯定不是寻找生命的好地方。
在另一端，太小、质量太低的天体（例如水星或地球的月球）没有足够的引力来留住大气层。
通常，行星质量越大，它能够获取并维持的大气层质量也越大。
这一点很重要，因为行星大气层的质量会直接影响其气候。因此，一颗恒星周围“宜居带”的位置取决于相关行星的质量。
质量更大的行星拥有质量更大的大气层，很可能会产生更强的温室效应。这类行星最可能在某些距离上适宜居住，而在这些距离上，较小的行星会结冰。
同样，较小的行星大气层较稀薄，很可能在某些距离上适宜居住，而在这些距离上，质量更大的行星上的海洋会沸腾。
磁场
行星需要有足够大的质量，才能获得并维持足够厚的大气层以支持生命，但事情还不止于此。
尤其在年轻时期，恒星是暴烈的宿主。它们将物质抛向太空，并持续以辐射轰击行星。
在一定程度上，这对生命至关重要。若没有地球从太阳获取的能量，就不会有光，我们的星球也会成为一个冰封的冰球。
然而，光明带来祝福，也伴随着诅咒——恒星吹出的风会剥离行星的大气层，将其一扫而空。
幸运的是，地球生命受到强大磁场的保护，免遭太阳风最严重的侵袭。
太阳风撞击地球磁场时会被偏转，从行星周围绕过，使地球免受其影响。只有最强烈的太阳风暴和能量最高的粒子才能穿透这层屏障。
穿透地球磁屏障的带电粒子级联涌向两极，形成壮丽的北极光和南极光。
但如果地球没有磁场会怎样？情况将十分严峻。我们最近的行星邻居火星没有强磁场，而且很可能从太阳系形成初期起就一直缺乏屏蔽。这种缺乏屏蔽使火星付出了惨痛代价——火星曾经浓厚的大气层已被逐渐剥蚀，几乎荡然无存。
磁场的存在在行星年轻时期尤为重要——此时其宿主恒星仍然年轻而活跃，并以巨大能量将物质抛向太空。恒星随着年龄增长通常会趋于平静，但仍能够缓慢剥离行星的气态外层。
因此显而易见，要成为寻找生命的有希望目标，行星必须拥有强大的磁屏障来保护其大气层。但像地球这样的行星，如何才能维持足够强、持续足够长时间的磁场，从而提供这种保护？
板块构造
地球磁场由地球外核深处一个巨大的发电机驱动。人们认为，这个发电机由地球内部该区域的对流驱动。但问题就在于此——如何才能让行星内部的对流持续数十亿年？
地球内部非常炽热，主要是因为滞留在内部的放射性元素衰变。我们的行星通过地壳缓慢地向太空散热，结果是，行星内部靠近表层的部分比靠近地核的部分更冷。
要形成并维持对流，需要两个位置之间存在很大的温差。因此，地球地幔中的对流是由这样一个事实造成的：紧邻地壳下方的地幔部分，远比地核附近的部分冷。
但奇怪的是，如果地球没有板块构造，地幔上层就无法有效冷却。上地幔温度较高时，该区域与地球深部之间的温差会更小，对流最终会停止。
而一旦没有了这种对流，地球的发电机就会停止运转，其磁场也会减弱并消失。
人们认为，火星恰恰经历了这样的过程。起初，这颗红色行星内部可能确实足够炽热，能够发生一定程度的构造活动。火星地壳显然留有古老磁场的证据，冻结在岩石之中。
但火星比地球小，因此其内部热量散失到太空的速度快得多。最终，火星冷却到无法维持对流的程度，其磁场也逐渐消失。
此时，太阳风开始剥离火星大气层；与此同时，地表的化学过程也在将大气层吸入岩石。没有板块构造来循环岩石、驱动磁场，火星便慢慢变成了我们今天所见的样子。
除了维持行星磁场之外，板块构造还有许多其他重要作用，尤其关系到我们今天所呼吸的 大气层的形成。
没有水
显然，构造活动对地球生命至关重要，因此在寻找其他地方的生命时，它肯定也是一个关键标准。但一些研究人员指出，事情或许比我们曾经认为的更加复杂。
多年来，一些研究提出，如果没有水，地球 就不会有板块构造 ——这一理论仍然 备受争议。
其基本观点是，水起到润滑剂的作用——无论是在相互碰撞的板块之间（帮助它们克服彼此之间的摩擦），还是在地幔内部（增加地幔的流动性，帮助其移动，并使其中的对流更容易发生）。
没有水，行星可能必须比地球大一些，才能维持板块构造。如果地球形成时干燥得多，板块运动可能早已停滞，导致地幔对流停止，大气层也会像火星的大气层一样被清除。
因此，根据这一理论，我们又回到了起点。
生命本身需要水，但行星若要留住大气层，就需要磁场。
要维持磁场，行星需要一个发电机。
要有发电机，就需要板块构造。
而要维持板块构造，就需要水。
本文由我们与 The Conversation合作发布。发布本文并不意味着世界经济论坛认同其中的观点。
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作者：Jonti Horner 是南昆士兰大学副校长高级研究员。Belinda Nicholson 是南昆士兰大学博士生，常驻昆士兰州图文巴。Brad Carter 在南昆士兰大学从事物理学和天文学教学与研究。
图片：NOAA 的 GOES-13 和 GOES-15 卫星于 2014 年 3 月 31 日拍摄、并于 2014 年 4 月 1 日发布的图像，显示了东太平洋、美国腹地上空以及东大西洋的低气压系统。路透社。