如果你觉得夏天太热或冬天冷得难以忍受，那就安慰一下自己，在遥远的过去，我们星球上的季节可能更加严酷。然而，一些科学家认为，温和季节的到来不仅仅是提供了舒适感。
季节性变化减弱可能与大约6亿年前地球上复杂生命的出现有关。在遥远的星球上，温度的极端季节性峰值和骤降同样可能决定生命是蓬勃发展、勉强维持还是消亡。
当行星自转轴相对于行星轨道平面倾斜时，就会出现季节。最近的研究表明，轴向倾斜及其伴随的季节性（有助于调节全球温度）的丧失可能会使外星生物走向灭亡。科学家们也在考虑相反的情况：在那些酷热的夏季和毁灭性的寒冬使得任何复杂生命的进化都希望渺茫的世界。
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“轴向倾斜，或称黄赤交角，是行星气候和潜在宜居性的关键参数，”德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的博士后研究员勒内·海勒说。海勒是去年发表的两篇关于红矮星周围宜居行星上由于潮汐相互作用导致的黄赤交角损失的论文的主要作者。
季节性失调
许多现象都会影响行星历史上黄赤交角的角度。主要例子包括大型宇宙天体的撞击，以及来自伴行星和中心恒星的引力。在倾斜行星上的一年中，不同程度的温暖阳光照射到北半球和南半球。
地球目前的黄赤交角约为 23.5 度。加上每日自转，这种适度的黄赤交角确保了最冷的极地地区和最热的沙漠地区之间的温差不会太极端。[图片：最奇异的外星行星]
与我们的星球不同，轴向倾斜度不超过几度的另一个世界不会经历太多的季节性变化。较冷的极地地区将导致更狭窄的宜居区域，如果再加上过热的赤道，可能会使这个世界成为复杂生命难以生存的地方。对于行星系统中“宜居带”中的高黄赤交角行星来说，情况甚至更加严峻，宜居带是轨道带，在该轨道带中，水可以以液态形式存在于行星表面。
以一个黄赤交角接近天王星（约 90 度）的类地行星为例。北极将在一年中的四分之一时间指向中心恒星，然后在另外四分之一的时间直接背离中心恒星。
“你的北极在一年中的一部分时间会被煮沸，而赤道几乎得不到阳光，”海勒说。与此同时，“南极在完全的黑暗中冻结。” 本质上，一个星球的一侧被传统的灼热地狱所主宰，而另一侧则像但丁《神曲》第九层地狱那样是超冷地狱。
然后，更糟糕的是，地狱会在半年后反转。“半球被周期性地消毒，要么是因为辐射太强，要么是因为冰冻，”海勒说。
有人喜欢热……有人喜欢冷
生命——总是具有韧性——仍然可以在“侧身”旋转的行星（天王星式）上找到生存之道。也许迁徙的生物可以跟随可生存的、快速变化的气候带，而另一些生物则在赤道找到避难所。顽强的生物可能只是度过极端温度。地球上就有这些坚韧生物的例子，主要是细菌，它们自然而然地被称为“极端微生物”。
其中一类生物，称为嗜热菌，在温泉和热液喷口周围的无光海洋深处茁壮成长。嗜甲烷火菌可以在高于 250 华氏度的高压水中繁殖。另一方面，嗜冷菌在低至 5 华氏度的咸海水的冰层覆盖的空腔中生长。
当条件变得太热或太冷时，形成孢子的细菌会进入休眠状态，将自己包裹在称为内生孢子的坚韧结构中。微生物可以在冰中休眠数百万年，并在解冻后立即恢复复制。
地球变得更像地球
对于比最简单生物群更复杂的生物来说，耐久性的壮举肯定会对黄赤交角高于地球的外星行星构成许多挑战，尽管远低于天王星的黄赤交角。
“对于复杂动物来说，仅仅 40 度的黄赤交角可能就很难承受，因为酷热的夏季和寒冷的冬季会影响地球的大部分地区，”澳大利亚阿德莱德大学的地质学家乔治·威廉姆斯指出。[极端微生物：世界上最奇异的生命]
威廉姆斯认为，这种非常特殊的气候条件可能阻碍了我们星球上大型和多样化生物的进化。在大约 5.8 亿年前，科学家认为地球上的生命主要由微小的藻类和细菌组成。之后，水母和蠕虫等复杂动物出现在地球上。然后，从大约 5.4 亿年前开始，在所谓的寒武纪大爆发中，生命变得疯狂起来。各种各样的复杂身体类型，包括脊椎、贝壳、眼睛、腿等等，突然出现在化石记录中。
地球是否曾经拥有过高黄赤交角？计算机模型说是的。45 亿年前与火星大小的天体发生的灾难性撞击，据认为创造了月球，可能使地球的自转轴严重偏离行星轨道平面。有趣的是，一些地质证据与地球在大部分历史时期都具有高黄赤交角相符，直到大约 6 亿年前。
冰川在这方面提供了关键信息。正如由澳大利亚联邦科学与工业研究组织的菲尔·施密特领导的众多地球物理学家所表明的那样，冰川过去常常优先在以前的低纬度地区形成。（有点违反直觉的是，黄赤交角超过 54 度会导致赤道平均温度低于两极。）
固定在冰川沉积物中的磁方向揭示了这种古代冰川活动。相关的沙楔结构，例如那些发生在现代极地地区的沙楔结构，也表明季节性温度波动很大。从冬季到夏季，在以前的赤道附近，温度变化超过 100 华氏度。如果今天发生这种情况，暴风雪可能会在亚马逊雨林降雪。
高黄赤交角的地质标记在所谓的元古代-显生宙边界附近逐渐消失。在此之后，重要的冰川作用仅发生在较高的纬度地区，生命开始蓬勃发展。
“在元古代-显生宙边界附近，地球的宜居性似乎有了显着改善，”威廉姆斯说。“我曾建议，黄赤交角的减少是这种宜居性重大变化的主要原因。”霍华德大学大气物理学家格雷戈里·詹金斯使用高黄赤交角的地球气候模型证实了这一观点。
当然，对于寒武纪大爆发，人们已经提出了许多其他解释，尽管每种解释都有其缺点。这些想法包括大气中氧气或海水中钙或磷的浓度更高，甚至包括眼睛的进化启动了生物多样性。
威廉姆斯的假设本身也存在一个巨大的漏洞：一种机制，可以在地球最古老的已确认的极地冰川作用之前的 1 亿年内，将地球的倾斜度降低约 30 度。对地球内部构造过程历史以及与月球的引力相互作用的研究可能会阐明这个问题。
“宜居带”黄赤交角？
在系外行星研究的现阶段，除了大小、质量和轨道周期之外，人们对大多数外星世界的特征知之甚少。辨别轴向倾斜及其对行星宜居性的影响将是未来几十年寻找外星生命的一个重要方面。
事实证明，地球 23.5 度的黄赤交角，就像它与太阳的轨道距离一样，是季节性的“宜居带”数值——在任何一个方向上都不过分极端——因此非常适合复杂生命。
“太阳系中天体的黄赤交角已经得到了广泛的研究，”海勒说。“但是对于系外行星，我们正在进入新的领域。”
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