人類能否生活在紅矮星附近?

2020-12-17 解仁江

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作者：Lee Mohon

編譯：賀柏翔

校對：牧夫校對組

排版：賀柏翔

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文連結：

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/assessing-the-habitability-of-planets-around-old-red-dwarfs.html

「

在廣袤的銀河系中，那些恆星元素豐度最高、年齡最持久恆星附近的行星可能並不像我們之前認為的那樣適合生命生存。

研究人員利用NASA的錢德拉X射線望遠鏡與哈勃太空望遠鏡，仔細觀測了一顆名為巴納德星（Barnard’s Star）的紅矮星。巴納德星質量約為太陽的16%，其年齡大約為100億年，是太陽年齡的兩倍多。雖然紅矮星表面溫度比太陽低得多，質量也更小，但是由於紅矮星內部核聚變速率較慢，它們的壽命可能比太陽更為長久。巴納德星是離地球最近的恆星之一，僅6光年之遙。

科學家們普遍認為那些年齡小於幾十億年的年輕紅矮星是高能輻射源（包括紫外輻射和X射線輻射）。然而，科學家們對紅矮星在生命後期會釋放多少破壞性輻射知之甚少。

巴納德星（年老紅矮星）與其行星的藝術想像圖

Credit：NASA/CXC/University of Colorado

新的研究結果表明：巴納德星高能耀斑的爆發佔據總體觀測時間的1/4——可能會破壞距離恆星較近行星的大氣層。巴納德星唯一已知行星的溫度並不宜居，而且研究進一步證明，紅矮星可能對周圍行星上的生命構成威脅。

科羅拉多大學博爾德分校的凱文·法蘭西（Kevin France）領導了該項研究，他介紹說：「紅矮星是宇宙中數量最多的恆星，較小的體積有利於天文學家研究圍繞其運行的行星。天文學家對紅矮星附近可能存在的宜居行星很感興趣。巴納德星是一個很好的研究案例，尤其有助於人們了解發生在年老紅矮星周圍的事情。」

2019年3月，研究小組利用哈勃太空望遠鏡觀測到巴納德星爆發了兩次紫外線高能輻射；同年6月，錢德拉X射線望遠鏡觀測到巴納德星的一次X射線耀斑。兩次觀測均持續了約7個小時。

被鏡頭捕捉到的太陽X射線耀斑

Image Credit: NASA, Solar Dynamics Observatory, GSFC

合作研究者，同樣來自科羅拉多大學的格雷西·杜武裡（Girish Duvvuri）表示：「如果這些觀測數據能代表巴納德星的活躍程度，其輻射量將遠超出安全水平，這對於臨近行星孕育生命極為不利。對於一顆年老紅矮星來說，它的活躍程度令人驚訝。」

天文學家進一步分析了這些結果，研究那些位於像巴納德星這樣的紅矮星宜居帶（該區域內行星表面水能夠以液態形式存在）上的巖質行星的意義。

活躍的年輕恆星釋放的高能輻射可能已經侵蝕了宜居帶行星早期形成的大氣。但是，隨著恆星年齡增加，活躍程度降低，行星大氣可能會再生。這種再生過程可能是由固體物質撞擊或火山爆發引起的。

克卜勒-90系統與太陽系相類，包括八大行星

Illustration Credit: NASA Ames, Wendy Stenzel

然而，類似的強耀斑在數億年間一再爆發可能會侵蝕宜居帶上巖質行星的所有再生大氣層，無疑讓這些星球生命誕生的可能性變得微乎其微。

由於耀斑的發現，研究團隊考慮圍繞紅矮星運行行星上存在生命的其他可能性。儘管傳統宜居帶上的行星由於耀斑存在可能無法維持大氣層，但是科學家將研究範圍擴展到距離主星更遙遠的區域，那裡高能輻射更少。在這一距離上，二氧化碳、氫氣等氣體形成的溫室效應能夠允許液態水存在。

科羅拉多大學的艾利森·楊伯倫(Allison Youngblood) 表示：「不管是現在還是將來，很難說某一個恆星系統中存在宜居行星。在行星是否能維持生命這一複雜問題上，我們的研究提供了一個需要考慮的重要因素。」

除了系外行星，一些衛星可能也具備存在生命的可能性，圖中是土衛六泰坦

Image Credit: VIMS Team, U. Arizona, U. Nantes, ESA, NASA

太陽系外圍繞其它恆星運行的行星又被稱為系外行星。截至目前，已經有4000多顆系外行星得到確認，其中大多數都圍繞紅矮星公轉。天體生物學家對於是什麼使得行星宜居很感興趣，他們主要研究地球生命起源以及太陽系內外可能存在生命的地方。

該團隊目前正在研究更多紅矮星的高能輻射，以確認巴納德星是否具有代表性。

合作研究者，亞利桑那大學的託米·科斯基寧（Tommi Koskinen）說道："這可能證明大多數紅矮星的行星都不適合生命存在。在這種情況下，圍繞著像太陽這樣的大質量恆星運行的行星仍是利用下一代望遠鏡尋找宜居行星的最佳目標。"

責任編輯：毛明遠

牧夫新媒體編輯部

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Image Credit & Copyright: David Lindemann

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