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太阳系并非最宜居的家园?

www.fd17.com  2020-01-21 17:30  
这张图片比较了银河系中G型恒星,巨型海蜘蛛M型红矮星和K型矮星的不同特征。图片来源:NASA官网

  来源:科技日报

  天文学家通常在位于恒星“宜居带”内的行星上搜寻地外生命的“蛛丝马迹”。“宜居带”指恒星周围一定距离范围,在此范围内,行星表面温度适中,水能以液态形式存在于行星表面,生命得以孕育。

  但据美国国家航空航天局(NASA)官网近日报道,经过30年恒星调查,什么过街横行霸道一种新兴观点浮出水面。该观点认为,宇宙中存在“金凤花恒星”(金凤花姑娘是美国传统的童话角色,她喜欢不冷不热的粥,不软不硬的椅子等一切“刚刚好”的东西,龙骑士城堡所以,美国人常用“金凤花姑娘”形容“刚刚好”。),其表面既不太热也不太冷,最重要的是,拥有环境适宜,“性情温和”,适合生命生存的行星。这些“金凤花恒星”其实才是搜寻生命的最佳地点。

  银河系主要存在三类恒星

  鉴于太阳已哺育滋养地球生命近40亿年,因此,传统观点认为,邢台学院教务处官网像太阳这样的恒星是寻找其他潜在宜居星球的主要候选者。但美国宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学的爱德华·吉南认为,温度和亮度比太阳稍低的K型矮星才是真正的“应许之地”,是最适合孕育高级生命的“宜居恒星”。

  银河系主要存在三类恒星:G型类日恒星,质量比太阳小,温度比太阳低的K型矮星,比K型矮星更暗,温度更低的M型红矮星。银河系恒星中,M型红矮星数量最多,约占73%,G型恒星最少,约占6%,K型矮星居中,约占13%。

  吉南说:“这三种恒星中,K型矮星占据‘最好位置’,其特性介于更罕见,更明亮,但寿命更短的G型恒星和更常见的M型红矮星之间。K型矮星,尤其是表面温度较高的K型矮星,拥有最好的恒星环境。”

  K型矮星相对更“温柔”

  对于寻找系外生命而言,为什么K型矮星才是最佳之选呢?吉南解释说,K型矮星是银河系中的“金凤花恒星”,其数量,寿命及辐射量相对来说都“刚刚好”。

  首先,K型矮星的数量是G型恒星的3倍,距太阳100光年范围内约有1000颗K型矮星,是探索系外生命的主要对象。

  此外,K型矮星的寿命从150亿年到450亿年不等。相较之下,太阳的寿命只有100亿年,而太阳目前已走过“前半生”。鉴于太阳的演化速度相对较快,再过10亿或20亿年,地球基本将不再宜居。因为约10亿年后,地球将处于太阳宜居带内温度更高的边缘,随着太阳变得越来越热,越来越亮,其宜居带会逐渐外移。最终,地球将失去大气和海洋,变得干燥无比。在地球90亿岁时,太阳将膨胀成一颗红巨星,吞噬地球。

  M型红矮星尽管体积较小,却胜在数量众多,寿命更长。遗憾的是,我们知道它们似乎不适宜孕育生命。主要原因在于,M型红矮星表面温度更低,宜居带相对较窄,位于宜居带内的行星距恒星很近,受到的X射线和紫外线辐射极强,强度可能是地球受到太阳辐射强度的上万倍。持续不断的耀斑和日冕物质抛射会抛出大量等离子体和高能粒子,轰击其行星。这样一来,红矮星“宜居带”内行星会被“烤干”,在其生命早期就失去大气层,无法演化成宜居星球。

  而K型矮星相对来说更“温柔”一点,没有活跃的磁场产生强X射线和紫外线辐射以及高能爆发,因此,它们爆发耀斑的频率很低,其行星受到的致命X射线辐射也弱得多。

  “金凤花计划”得出结论

  吉南和同事斯科特·恩格尔等人携手开展了名为“金凤花计划”的研究项目。在该项目中,吉南团队使用哈勃太空望远镜,钱德拉X射线天文台和XMM-牛顿卫星观测了各种类型的恒星。依据这些观测数据,他们确定了这些恒星的年龄,龙骑士城堡自转速度,X射线—紫外线辐射和耀斑活动之间的关系。

  他们抽样观测了一些温度较低的G型恒星和K型矮星。哈勃望远镜对氢气产生的紫外线极为敏感,重庆网站建设圣矢他们据此评估了约20颗K型矮星产生的辐射。吉南表示:“哈勃望远镜是目前唯一能进行此类观测的望远镜。”

  在观测的K型矮星中,包括开普勒-442,鲸鱼座的天仑五和波江座的天苑四。后两颗恒星是“奥兹玛计划”的探索目标,奥兹玛计划始于20世纪50年代,是首个尝试探测外星文明无线电信号的计划。

  吉南表示:“值得注意的是,开普勒-442非常重要,因为它拥有最好的‘金凤花’行星Kepler-442b,这颗岩石行星的质量超过地球的两倍。”

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