北京時間11月29日消息美國太空網報導，神秘的宇宙射線從外太空持續炮擊地球，現在科學家們發現了能量粒子可能會限制我們所知的生命形式在外來行星上的存在。自一個多世紀前首次被發現起，宇宙射線就一直讓科學家們困惑不已。這些帶電亞原子粒子以近光速的速度穿過太空，有些粒子的能量竟然是地球上最強大的粒子加速器能夠產生能量的1億倍。宇宙射線被認為是原子核，周圍的則是質子，或者氫原子核。
圖1當高能量宇宙射線撞擊地球大氣層頂部，就會產生高能粒子流。
大多數宇宙射線都是原子核：其中大多數都是氫原子核，而其它的則是更重的元素。儘管很多低能量宇宙射線來自太陽，但高能量宇宙射線的起源仍是未解之謎，也是很多科研的對象，這張圖片展示了高能量宇宙射線產生的粒子流。
圖2暴露在輻射下對DNA的損害的演示圖。
當宇宙射線撞擊地球大氣層，它們會產生其它粒子流，包括μ介子，比自己的「表兄」電子更重的粒子。有些粒子能夠到達地球表面，潛在的摧毀陸地和海洋的生命——μ介子甚至能夠穿透地下幾百英尺。
科學家調查了宇宙射線將如何影響遙遠外來行星的可居住性。在過去的20年間，天文學家利用地面望遠鏡和太空望遠鏡發現的上百顆系外行星提出了某些行星上或存在外星生命的可能性。科學家們的興趣集中在位於可居住區的行星，後者能獲得足夠的熱量以保證水呈液態而非凍結——在地球上，存在液態水的地方幾乎就一定存在生命。
科研人員推斷稱一顆行星接受到的輻射程度能夠幫助決定自身的可居住性。與受到恆星發出的輻射相比，行星受到的星際宇宙輻射相對要少的多，宇宙射線的平均能量比恆星光子和質子的能量要高得多，這使得它們成為關注的焦點。
「如果輻射量太大，那麼生命將不復存在，」研究作者、藍色大理巖科學學院的物理學家迪米特拉·阿特瑞(Dimitra Atri)這樣說道。藍色大理巖是由全世界科學家網絡組成的非盈利科學院。
科學家將研究關注於兩個可能影響行星受到的宇宙輻射量的因素——自身磁場的強度和大氣層的厚度。「當我思考火星和地球時，我就開始思考這個問題，火星和地球是宇宙鄰居，為什麼地球上有繁榮旺盛的生物圈，而火星，至少表面沒有這樣的生物圈，原因是什麼？」阿特瑞說道。「主要的因素是火星有高含量的輻射——它的大氣層幾乎可以忽略，與地球大氣層相比真的非常非常小，同時它沒有行星磁場，無法防護星系裡無所不在的宇宙射線。因此我非常好奇介於這兩個極端場景之間的中間場景。」
圖3藝術家描繪了臨近的伽馬射線爆發撞擊了地球。
高能量的光子與空氣相互作用產生了二氧化氮的棕色雲。研究人員模擬了不同的行星，從沒有磁場到具有與地球磁場相似的，以及具有與地球大氣層相同厚度的大氣層，和厚度只有1/10的大氣層。「我們知道地球的磁場保護了我們不受到有害宇宙射線的傷害，我們認為磁場是控制行星地表輻射量的主要因素。」阿特瑞說道。
意外的是，「我們發現在決定行星輻射量的問題上，行星大氣層的厚度其實是更加重要的因素，」阿特瑞表示。「如果你完全移除地球的磁場，那麼受到的輻射量將增加兩倍，這是個不小的數值，但它產生的效應相對較小，且對人類自身並不會有任何明顯的效應。然而，如果你保留地球磁場但減少地球大氣層至1/10,那麼所受到的輻射將增加兩個數量級以上。」
圖4地球磁場庇護保護我們不受宇宙輻射的傷害。
紅矮星附近的行星常常被認為是搜尋外星生命的主要目標，因為這種相對暗淡的恆星在宇宙中非常常見，大約組成了所有恆星數量的80%。理論計算表明位於紅矮星可居住區的行星更可能有較弱的磁場，尤其是那些所謂的超級地球——質量是地球質量10倍以上的多巖石行星。天體生物學家擔心這些微弱的磁場導致它們不再成為搜尋生命的最佳候選者，然而最新的發現表明微弱的磁場可能並不會造成太大的問題。
未來的研究將檢測增加的輻射將如何影響生命的進化，阿特瑞說道。「大多數對輻射效應對生命影響的研究主要是將有機體暴露在高劑量的輻射下，觀察它們是否被殺死，但我認為系統的研究應該是逐漸增加微生物接受到的輻射量，以顯示它們在接受到大量宇宙射線的環境裡是如何進化的。」
阿特瑞和他的同事B·哈裡哈蘭(B. Hariharan)以及珍-馬賽厄斯·格裡斯邁爾(Jean-Mathias Griessmeier)將他們的研究發表在10月的天體生物學期刊上。