环境恶劣的红矮星星系中的行星也能诞生生命,只是宜居带和太阳系不一样

人类对于地外生命探索的脚步一直没有停止,随着科学家的认知,之前觉得环境需要类似于地球这样的星球才能诞生生命,但是现在科学家觉得在各种恶劣的星球上,同样也可能有生命的存在。比如占据主序星大部分的红矮星。我们都知道红矮星是质量最小、颜色最红的恒星,且拥有高比例的类地行星。因红矮星非常活跃,尤其是在站上主序星舞台前,会发出闪焰和大量的紫外线和X射线。这些高能辐射会造成行星大气的逸散,所以在红矮星发展早期,其周围行星容易缺少大气,不利生命发展。但是,由于陨石撞击和火山活动可以重新组成大气,加上红矮星随着年龄会收敛光芒,因此在较老红矮星附近的行星大气仍有可能保留。

科学家藉由观测Barnard's Star光谱,模拟该位在适居带的行星,其大气随时间的演化。减少行星大气的主要因素有二:紫外光和日冕质量抛射(corona mass ejection)。此研究主要考虑红矮星发出的紫外光,对适居行星大气的影响,暂不考虑日冕质量抛射的影响。此颗红矮星的紫外光较太阳强(如图一)。而在恒星活跃期,会出现闪焰(flare)并发出更多紫外射线。其闪焰强度亦比太阳强,但幸运的是强度会随恒星年龄下降。

环境恶劣的红矮星星系中的行星也能诞生生命,只是宜居带和太阳系不一样插图1
图一是适居带行星感受到的光强度(纵轴)随波长(横轴)的分布。红色线是太阳光谱,而黑色线是红矮星在宁静期的光谱。从图上可以看到,容易造成大气散逸的紫外光和X射线的光强度,在红矮星中比太阳高。

已知行星大气散逸的方式有二。(1)热散逸(thermal escape)──粒子因热运动速度超过脱离速度。(2)离子散逸(ion escape)──恒星高能辐射和太阳风作用并带走大气。经电脑模拟发现,在没有闪焰的时期,大气散逸速度仅较地球略高。但在闪焰时期,会释放出更多能有效加热大气的紫外光,因此逸散速度就高很多(如图二)。因此,红矮星闪焰时期的占比,是行星大气存留的关键,进而影响行星的适居性。

环境恶劣的红矮星星系中的行星也能诞生生命,只是宜居带和太阳系不一样插图3
图二是模拟类地球行星的大气,在不同紫外线强度所造成的离子散逸情形。图上亮面朝向恒星、纵轴垂直轨道面、而横轴则沿恒星和行星两者连线方向,两轴都以地球半径为单位。颜色轴则显示散逸的离子密度。由左而右,Base:恒星是太阳,Quiet:恒星是宁静时期的红矮星,可看到其造成的离子散逸程度和太阳差不多,Flare:恒星是闪焰活跃期的红矮星,可看到相较前两者高很多的离子散逸。

原创文章,作者:108黑科技,如若转载,请联系我们:thinkou@126.com 并注明出处:https://www.108hei.com/archives/2215

微信公众号