宜居帶對恆星質量的要求

2020-10-13 天體生物學

【作者：餘生】

對於恆星質量的統計分析，在銀河系裡面質量越小的恆星數量是越多的，質量越大的數量越少，在小質量恆星周圍產生宜居帶的概率應該更高，但是比質量更大的恆星一般來講不去考慮產生生命的可能性，一方面大質量恆星的輻射太強了，另一方面由於質量比較大，恆星的壽命相對來講比較短，可能根本來不及讓生命有長時間進化的過程，但是小質量的恆星壽命可以長到跟宇宙相同。

在比太陽質量更小的恆星周圍在移居帶裡面行星是不是可以讓生命更好的進行呢？

比太陽質量更小的恆星光度和太陽光度相比，它的光度會更小，所以這就意味著它們的宜居帶在範圍上更靠近恆星。

  • 小質量恆星帶來的不利後果

比如說地球距離太陽是1.5億千米，對於一個0.5倍倍太陽質量的恆星這個半徑就會顯著地減小，這會造成兩個不利的後果：

第一個：由於行星和恆星的距離過近，這會使得雙方引力的作用加強導致長期潮汐鎖定，行星始終以同一面面向恆星。

第二個：對於質量很小的恆星，它們表面的活動反而更強，類似太陽耀斑、日冕物質拋射等等，這些高能事件可能對生命產生非常嚴重的威脅，由於行星被母親潮汐鎖定了，所以在它的內部就很難形成磁場來保護自己。

從上面的因素可以看出小質量恆星並不比太陽具有更多產生生命的優勢，只有和太陽質量相仿的恆星才更可能是宜居的。

  • 在行星系統裡面行星對其他的行星也會有非常嚴重的影響

在系裡面質量最大的兩顆行星是木星和土星，木星在地球軌道之外，木星還有一個重要的作用，由於它的引力特別強，所以在太陽系裡面那些小天體在落向太陽系內部區域的時候，首先感受到的可能是木星的引力，所以木星可以俘獲小天體或者把小天體彈射走，使得地球免於遭受到小行星的撞擊。

1994年著名的彗木相撞，這次事件是一面雙刃劍，在地球上哺乳動物的興起也可能是由於一次小行星的撞擊而導致的，但是在對系外行星的觀測發現，太陽系在這一點上其實是很不尋常的，在很多情形下，系外行星裡面具有木星大小的行星的，它們離恆星的距離比木星離太陽的距離要近很多，所以把這些天體稱為『熱木星』，太陽系是不是具有一個獨特性質的行星系統現在還很難說。

圖解：熱木星·HD 189733b

月亮對生命的影響可能也是至關重要的

月亮的形成有可能是45億年前，一顆火星大小的天體和地球相互的撞擊拋出來的一團物質，最後形成了月球，由於這次的撞擊或者說由於月球的形成，地球的自轉被加速了，所以地球自轉的周期遠遠的短於它的公轉周期，其中影響是它會使得地球表面的溫度相對來講均勻化，另一方面這次撞擊也使得地球的自轉軸和它的公轉軸不再同向，這個交角稱為『黃赤交角』，也就是黃道和赤道的交角大約是23.26度，不同向的後果是地球上就會春、夏、秋、冬四季。

23.26度這個交角是一個非常適宜的大小，如果夾角過大的話，在地球上季節變化導致的溫度變化就會過大，那麼地球就會經歷酷暑和嚴寒，，如果夾角過小的話，在地球上四季的差別就不那麼明顯，所以它對於生物進化的刺激就不那麼嚴重。

『餘生』總結：獨特性質的星球

地球上生命的形成，其實不同的人可能會有不同的觀點，也有非常大的不確定的因素，但是總體上來講地球是一個具有獨特性質的星球。

在1968年12月24日阿波羅飛船從月球的背面飛過，給地球拍了一張照片，從照片就可以清晰地看出地球擁有陸地、海洋和雲層，使得地球呈現出色彩斑斕的景象，而顯得生機勃勃，它和月球上荒蕪貧瘠的圖像的形成了一個鮮明的對比，所以地球對於我們來說是最為特殊的天體。

我們在宇宙中是否孤獨的這個問題其實不僅僅限於天文學或者自然科學的研究，它還涉及到哲學和社會科學、心理學、生物學等等，但是不管怎麼說無論是地外的文明存在與否，最終的目的是為了滿足我們對於知識的渴求、對未知的期待，是為了充實我們的生活讓它變得更加的美好，地球對我們來說永遠是獨一無二的，是人類命運與共的家人，所以在回答我們在宇宙中是否孤獨的問題之前，首先應該回答在地球這個家園上，我們每個人自身是不是感到孤獨。

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【作者：餘生】

【編輯：太空生物學·黃媂】

【旁述：天體生物學·黃姤】

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  • 恆星處於星系宜居帶的位置是誕生生命的關鍵條件
    而另一方面，那麼這個包裹恆星的裝置受到加熱之後，自身的溫度會升高同時也會產生紅外輻射，所以看到某些恆星有特別異常的紅外輻射，或許就是由高度發達的外星文明建造的，在射電監測的過程裡面，科學家在選擇候選天體的時候，也往往先去選擇那些在紅外波段看上去有異常現象的恆星。
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    在銀河系之中，如太陽一般的恆星有多達數千億顆，當然，這些恆星之間的距離以我們熟悉的尺度來看都是十分遙遠的，而距離地球最近的系外恆星就是比鄰星了，它與我們的距離大約為4.22光年。光速約為每秒30萬公裡，4.22光年就是以光速飛行4.22年所經過的距離。
  • 半人馬座proxima的宜居帶
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  • 宜居帶上的行星都是宜居行星嗎?二者之間有什麼差別?
    恆星是會發光發熱的天體，在恆星周圍的一定距離範圍內，水有機會以液態水的形式存在，所以每一顆恆星都有屬於它自己的行星宜居帶。自1995年開始發現第一顆系外行星後，截止至去年的10月，科學家已經確認了4118顆系外行星。
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    地球就位於太陽系的宜居帶中，它即不像水星和金星那樣熾熱，也不像木星和土星那樣寒冷。在整個宇宙中，有無數個像太陽這樣的恆星，它們處於不同的生命階段。有些恆星比其它恆星更亮更熱，這就意味著它們的宜居帶比地球與太陽的距離更遠。現在，科學家對環繞不同類型恆星運轉的不同位置的行星進行了模擬演示，並推算它們呆在宜居帶中的時間長短。
  • 太陽每秒虧損6億噸質量!地球會不會因此離開太陽系的宜居帶呢?
    那時人類早已經滅絕，或是移民到了另外一個宜居星球。雖然隨著太陽質量的損失，引力的束縛將會減小，地球越跑越遠。但是隨著太陽往紅巨星時期過渡，地球也有被吞沒化為灰燼的風險。現在我們回答標題中的問題，假設地球不會被吞沒反而被越甩越遠，那麼它會離開太陽系的宜居帶嗎？這裡我們就要了解什麼是宜居帶？
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  • 太陽質量變大將對地球致命影響,75億年後宜居帶將移至木星土星!
    那麼為什麼質量會造成如此大的差異呢？我們都知道，太陽是一顆恆星，恆星有著不同的質量。通常情況下，一個更大質量的恆星（含有更多的物質）比起那些小一些的恆星更熱。最小的恆星可以不到太陽質量的8%，僅僅釋放出相當於太陽0.01%的能量。而最大的恆星可以達到太陽質量的100多倍，釋放相當於太陽成千上萬倍的能量。與這些恆星相比，太陽算擁有很正常的質量，但這對於它和地球的聯繫並沒有太多的特別之處，許多行星對於維持生命來說，離它們的恆星要麼太近要麼太遠，而恰當遠的距離營造了適宜的溫度使得生命得以存活。
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    近日，一項新的研究表明，在離太陽最近的恆星，比鄰星上的宜居帶內有一顆行星，生命仍然有存在的可能！為什麼要用「仍然」兩個字呢？其實這個研究要從2016年說起。這一消息讓人興奮不已，因為這是離我們太陽系最近的一顆巖石行星，距離僅4.23光年，它也在其恆星的宜居帶內運行。從那時起，人們進行了多項研究，以確定這顆行星是否真的能支持生命存在。不幸的是，到目前為止的大多數研究都表明，宜居性的可能性並不高。因為比鄰星的變異性，生命將很難在那裡存活。
  • GJ357b一顆31光年外出於恆星宜居帶的行星,被稱為超級地球
    這顆名為GJ357d的行星圍繞著一個恆星運行，這個恆星就是長蛇座M矮星GJ357。最近科學家發現了有三顆圍繞著長蛇座M矮星GJ 357運行的系外行星，這顆GJ357恆星的溫度比太陽低40%，質量和體積只有太陽的三分之一左右。
  • 科學家發現22光年外有個7顆行星的恆星系統,有3顆位於宜居帶中
    迄今為止，我們人類仍然只知道我們所在的地球上有生命，然而地球只是太空中的一顆普通星球，地球所在的太陽系也只是銀河係數千億顆恆星系統中的一個，很難說其他地方就沒有生命存在。一直以來，科學家們都在進行著關於地外生命的探索，其探尋的參考對象，就是類似於我們地球這樣的星球——位於某個行星系統中的宜居帶，有了適宜的溫度，有大氣層和液態水存在等等，迄今為止，天文學家們已經找到了數百顆類似地球條件的類地行星，雖然還不敢確定這些星球上面是否有生命存在，但是其可能性是相當大的。
  • 高中生幫NASA發現宜居帶行星
    高中生幫NASA發現宜居帶行星 2020-01-17 11:08 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 宜居帶上並非都宜居
    消息一出，「首個可能宜居的地球大小行星被發現」這一話題便迅速登上微博熱搜榜。　　一時間，行星TOI 700d佔盡了風頭。令人好奇的是，它究竟有哪些「資本」可與地球相提並論？　　坐高鐵至少需要3億年　　TOI 700d繞著恆星TOI 700轉，公轉周期為37天。「公轉周期會影響行星的環境。
  • 研究人員發現了數百顆位於恆星宜居帶內的行星
    10月29日，據國外媒體報導，一項根據克卜勒太空望遠鏡數據進行的新研究，估算出在我們的銀河系中可能有多達3億顆潛在的宜居行星。它們中有些可能離我們非常近，有些可能離太陽不到30光年。這項研究成果發表於《天文學雜誌》，是由來自美國國家航空航天局、搜尋地外文明計劃(SETI)研究所和世界各地其他科學家合作完成的。
  • 克卜勒望遠鏡發現確認的首顆宜居帶系外行星——克卜勒-22b！
    2011年12月美國宇航局宣布確認首顆於克卜勒計劃中發現的位於宜居帶的系外行星——克卜勒-22b，它是通過美國宇航局所屬的克卜勒天文望遠鏡觀測到的。根據觀測到的數據推測，它圍繞著一顆和太陽非常相似的恆星公轉，它的直徑約為地球的2.4倍，算得上是一個超級地球。它距離地球比較與遙遠，約為600光年，如果以現在的飛船速度的話，差不多需要2200萬年的時間才可以到達。
  • 地球位於太陽系的宜居帶,但如果沒有水會怎麼樣?
    什麼是宜居帶？判斷一個星球是否宜居，通常要看是這個星球是否適合最目前已知最簡單形式生命（並不僅是指人或其它高級生命形式）的存在。它與許多方面的因素相關：母恆星擁有合適的光譜，要足夠穩定，有足夠多的金屬，有一個穩定的宜居區；行星需要擁有合適且穩定的軌道，合適的質量，必要的化學元素，合適的地質環境；行星需要有適合繁育生命的生態體系，包括：陸地，液態水，大氣，適合的
  • 有些恆星可能有多達7顆宜居行星
    例如，他們已經更清楚地認識到宜居行星到底有多普遍（至少以我們的標準來看是這樣）。事實證明，有相當多的行星可以維持生命的存在。這是一組天文學家和行星科學家得出的結論，他們進行了基於恆星分類的宜居帶大小的研究。在意識到宜居帶內部可以有很多行星穩定運行後，他們得出了結論：那些沒有木星那般大小的氣態巨星的星系，可以有多達7顆宜居行星！
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