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M型红矮星: 生命的温床?

2018年06月11日 天文物理 ⁄ 共 1361字 ⁄ 字号 暂无评论

天文学家认为,M型红矮星系中可能并不存在生命。

撰文 · 比林斯(Lee Billings) 翻译 李宁曦

 

M型红矮星: 生命的温床?

 

    M型红矮星(M dwarf)周围可能是太阳系外最适宜生命存活的地方了。M型红矮星的质量和光度一般只有太阳的几分之一,数量却是与太阳类似的恒星的10倍以上。就像露营者喜欢围绕着火堆一样,行星要想获得适宜生命存活的温度,轨道必须离M型红矮星很近。由于这个特点,研究人员相对比较容易找到满足要求的行星。而由于M型红矮星数量众多,我们周围可供研究的对象也很充足。

    越来越多的天文学家正加入到相关的探索中来。目前,已有多个独立项目正在监测太阳系周边的M型红矮星,大量望远镜和人造卫星都试图找到围绕这些M型红矮星旋转的行星。此外,NASA预计于2017年发射的“系外行星凌星观测卫星”(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)也将参与到探索中来。通过这些努力,人类可能会在不久的未来发现适宜生命存活的M型红矮星系行星。我们最终能否证明这些行星真的适宜生命存活呢?前景似乎并不明朗。虽然行星与M型红矮星的距离近,有利于我们找到它们,但靠得太近也可能不利于生命的生存。

    以下是M型红矮星系行星易于发现但难有生命的三个理由。

    晃动与潮汐力

    由于行星的引力拖曳,恒星会周期性地来回晃动,有一些行星就是天文学家通过这个特征发现的。M型红矮星的这种晃动相当明显:位于宜居带内的一颗地球大小的行星,就能使红矮星产生可观测到的每秒数米的晃动;并且这种晃动再次出现的间隔仅为数月,有时甚至短至数周。相比之下,太阳的这种晃动不仅频率低得多,幅度也小到难以辨认。那为什么说这些行星不适宜生命存活呢?由于宜居行星离M型红矮星较近,潮汐力很可能会减慢行星的自转速度,使得行星的自转周期和公转周期相同。这样,行星的一个半球总是面朝恒星,而另一个半球却总是背对恒星,就像月球和地球那样。在最糟糕的情形下,背对恒星的半球温度极低,整颗行星的空气和水都凝结成固态,形成覆盖行星表面的冰盖。如此一来,生命就无法存活了。

    暗影与炫光

    我们也可以通过观察行星遮挡它们的恒星时发生的凌星现象,来定位此类行星。由于行星与M型红矮星的距离很近,因此与较大的恒星相比,M型红矮星发生凌星时,被遮挡的光线更多,也更易观测到。然而由于M型红矮星远比太阳这样的恒星黯淡,恒星黑子和耀斑会使它的亮度发生剧烈波动,并让绕其旋转的行星处于充斥着X射线和紫外辐射的环境中。这类变幻无常的辐射对行星的气候和生物圈来说,无疑是一场浩劫。而且,和狂暴的M型红矮星贴得这么近,行星的大气也会被剧烈的耀斑活动侵蚀掉。

    长寿与漫长的“童年期”

    M型红矮星比一般的恒星小,进行核聚变时更缓慢、更节俭,因此寿命也更长,这也使得M型红矮星数量一直呈现增长的趋势。不过,由于质量小、引力弱,长寿的M型红矮星在最初形成时,也必须经历一个漫长的过程。从气体星云的坍缩开始,M型红矮星要经历数亿年的原恒星时期。而绕其旋转的行星,很可能是在原恒星时期,历经千万年形成的。这段时间恰恰是恒星十分炽热的时期,很可能在M型红矮星完全形成之前,原恒星的光和热早已将行星烤焦。而对于一个没有“生命之水”的星球,生命的存在只能是一种奢谈。


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