太陽系並非最宜居的家園?

　　太陽系並非最宜居的家園？
　　「金鳳花恆星」或是尋找外星生命最佳地點

　　這張圖片比較了銀河系中G型恆星、M型紅矮星和K型矮星的不同特徵。圖片來源：NASA官網

　　今日視點

　　本報記者 劉 霞

　　天文學家通常在位於恆星「宜居帶」內的行星上搜尋地外生命的「蛛絲馬跡」。「宜居帶」指恆星周圍一定距離範圍，在此範圍內，行星表面溫度適中，水能以液態形式存在於行星表面，生命得以孕育。

　　但據美國國家航空航天局（NASA）官網近日報導，經過30年恆星調查，一種新興觀點浮出水面。該觀點認為，宇宙中存在「金鳳花恆星」（金鳳花姑娘是美國傳統的童話角色，她喜歡不冷不熱的粥、不軟不硬的椅子等一切「剛剛好」的東西，所以，美國人常用「金鳳花姑娘」形容「剛剛好」。），其表面既不太熱也不太冷，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「金鳳花恆星」其實才是搜尋生命的最佳地點。

　　銀河系主要存在三類恆星

　　鑑於太陽已哺育滋養地球生命近40億年，因此，傳統觀點認為，像太陽這樣的恆星是尋找其他潛在宜居星球的主要候選者。但美國賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學的愛德華·吉南認為，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「宜居恆星」。

　　銀河系主要存在三類恆星：G型類日恆星；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。銀河系恆星中，M型紅矮星數量最多，約佔73%；G型恆星最少，約佔6%；K型矮星居中，約佔13%。

　　吉南說：「這三種恆星中，K型矮星佔據『最好位置』，其特性介於更罕見、更明亮、但壽命更短的G型恆星和更常見的M型紅矮星之間。K型矮星，尤其是表面溫度較高的K型矮星，擁有最好的恆星環境。」

　　K型矮星相對更「溫柔」

　　對於尋找系外生命而言，為什麼K型矮星才是最佳之選呢？吉南解釋說，K型矮星是銀河系中的「金鳳花恆星」，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型恆星的3倍，距太陽100光年範圍內約有1000顆K型矮星，是探索系外生命的主要對象。

　　此外，K型矮星的壽命從150億年到450億年不等。相較之下，太陽的壽命只有100億年，而太陽目前已走過「前半生」。鑑於太陽的演化速度相對較快，再過10億或20億年，地球基本將不再宜居。因為約10億年後，地球將處於太陽宜居帶內溫度更高的邊緣，隨著太陽變得越來越熱、越來越亮，其宜居帶會逐漸外移。最終，地球將失去大氣和海洋，變得乾燥無比。在地球90億歲時，太陽將膨脹成一顆紅巨星，吞噬地球。

　　M型紅矮星儘管體積較小，卻勝在數量眾多，壽命更長。遺憾的是，我們知道它們似乎不適宜孕育生命。主要原因在於，M型紅矮星表面溫度更低，宜居帶相對較窄，位於宜居帶內的行星距恆星很近，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倍。持續不斷的耀斑和日冕物質拋射會拋出大量等離子體和高能粒子，轟擊其行星。這樣一來，紅矮星「宜居帶」內行星會被「烤乾」，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，沒有活躍的磁場產生強X射線和紫外線輻射以及高能爆發，因此，它們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「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射線天文臺和XMM-牛頓衛星觀測了各種類型的恆星。依據這些觀測數據，他們確定了這些恆星的年齡、自轉速度、X射線—紫外線輻射和耀斑活動之間的關係。

　　他們抽樣觀測了一些溫度較低的G型恆星和K型矮星。哈勃望遠鏡對氫氣產生的紫外線極為敏感，他們據此評估了約20顆K型矮星產生的輻射。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，包括克卜勒-442、鯨魚座的天侖五和波江座的天苑四。後兩顆恆星是「奧茲瑪計劃」的探索目標，奧茲瑪計劃始於20世紀50年代，是首個嘗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，克卜勒-442非常重要，因為它擁有最好的『金鳳花』行星Kepler-442b，這顆巖石行星的質量超過地球的兩倍。」