天文學家通常在位於(yu) 恒星“宜居帶”內(nei) 的行星上搜尋地外生命的“蛛絲(si) 馬跡”。“宜居帶”指恒星周圍一定距離範圍,在此範圍內(nei) ,行星表麵溫度適中,水能以液態形式存在於(yu) 行星表麵,生命得以孕育。
但據美國國家航空航天局(NASA)官網近日報道,經過30年恒星調查,一種新興(xing) 觀點浮出水麵。該觀點認為(wei) ,宇宙中存在“金鳳花恒星”(金鳳花姑娘是美國傳(chuan) 統的童話角色,她喜歡不冷不熱的粥、不軟不硬的椅子等一切“剛剛好”的東(dong) 西,所以,美國人常用“金鳳花姑娘”形容“剛剛好”。),其表麵既不太熱也不太冷,最重要的是,擁有環境適宜、“性情溫和”、適合生命生存的行星。這些“金鳳花恒星”其實才是搜尋生命的最佳地點。
銀河係主要存在三類恒星
鑒於(yu) 太陽已哺育滋養(yang) 地球生命近40億(yi) 年,因此,傳(chuan) 統觀點認為(wei) ,像太陽這樣的恒星是尋找其他潛在宜居星球的主要候選者。但美國賓夕法尼亞(ya) 州維拉諾瓦大學的愛德華·吉南認為(wei) ,溫度和亮度比太陽稍低的K型矮星才是真正的“應許之地”,是最適合孕育高級生命的“宜居恒星”。
銀河係主要存在三類恒星:G型類日恒星;質量比太陽小、溫度比太陽低的K型矮星;比K型矮星更暗、溫度更低的M型紅矮星。銀河係恒星中,M型紅矮星數量最多,約占73%;G型恒星最少,約占6%;K型矮星居中,約占13%。
吉南說:“這三種恒星中,K型矮星占據‘最好位置’,其特性介於(yu) 更罕見、更明亮、但壽命更短的G型恒星和更常見的M型紅矮星之間。K型矮星,尤其是表麵溫度較高的K型矮星,擁有最好的恒星環境。”
K型矮星相對更“溫柔”
對於(yu) 尋找係外生命而言,為(wei) 什麽(me) K型矮星才是最佳之選呢?吉南解釋說,K型矮星是銀河係中的“金鳳花恒星”,其數量、壽命及輻射量相對來說都“剛剛好”。
首先,K型矮星的數量是G型恒星的3倍,距太陽100光年範圍內(nei) 約有1000顆K型矮星,是探索係外生命的主要對象。
此外,K型矮星的壽命從(cong) 150億(yi) 年到450億(yi) 年不等。相較之下,太陽的壽命隻有100億(yi) 年,而太陽目前已走過“前半生”。鑒於(yu) 太陽的演化速度相對較快,再過10億(yi) 或20億(yi) 年,地球基本將不再宜居。因為(wei) 約10億(yi) 年後,地球將處於(yu) 太陽宜居帶內(nei) 溫度更高的邊緣,隨著太陽變得越來越熱、越來越亮,其宜居帶會(hui) 逐漸外移。最終,地球將失去大氣和海洋,變得幹燥無比。在地球90億(yi) 歲時,太陽將膨脹成一顆紅巨星,吞噬地球。
M型紅矮星盡管體(ti) 積較小,卻勝在數量眾(zhong) 多,壽命更長。遺憾的是,我們(men) 知道它們(men) 似乎不適宜孕育生命。主要原因在於(yu) ,M型紅矮星表麵溫度更低,宜居帶相對較窄,位於(yu) 宜居帶內(nei) 的行星距恒星很近,受到的X射線和紫外線輻射極強,強度可能是地球受到太陽輻射強度的上萬(wan) 倍。持續不斷的耀斑和日冕物質拋射會(hui) 拋出大量等離子體(ti) 和高能粒子,轟擊其行星。這樣一來,紅矮星“宜居帶”內(nei) 行星會(hui) 被“烤幹”,在其生命早期就失去大氣層,無法演化成宜居星球。
而K型矮星相對來說更“溫柔”一點,沒有活躍的磁場產(chan) 生強X射線和紫外線輻射以及高能爆發,因此,它們(men) 爆發耀斑的頻率很低,其行星受到的致命X射線輻射也弱得多。
“金鳳花計劃”得出結論
吉南和同事斯科特·恩格爾等人攜手開展了名為(wei) “金鳳花計劃”的研究項目。在該項目中,吉南團隊使用哈勃太空望遠鏡、錢德拉X射線天文台和XMM-牛頓衛星觀測了各種類型的恒星。依據這些觀測數據,他們(men) 確定了這些恒星的年齡、自轉速度、X射線—紫外線輻射和耀斑活動之間的關(guan) 係。
他們(men) 抽樣觀測了一些溫度較低的G型恒星和K型矮星。哈勃望遠鏡對氫氣產(chan) 生的紫外線極為(wei) 敏感,他們(men) 據此評估了約20顆K型矮星產(chan) 生的輻射。吉南表示:“哈勃望遠鏡是目前唯一能進行此類觀測的望遠鏡。”
在觀測的K型矮星中,包括開普勒-442、鯨魚座的天侖(lun) 五和波江座的天苑四。後兩(liang) 顆恒星是“奧茲(zi) 瑪計劃”的探索目標,奧茲(zi) 瑪計劃始於(yu) 20世紀50年代,是首個(ge) 嚐試探測外星文明無線電信號的計劃。
吉南表示:“值得注意的是,開普勒-442非常重要,因為(wei) 它擁有最好的‘金鳳花’行星Kepler-442b,這顆岩石行星的質量超過地球的兩(liang) 倍。”
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