隨著科學技術水平的不斷提升特別是深空探測技術的日益進步,人類對地外星系的探測範圍和認知程度都在發生著日新月益的變化,而對於地外生命的探索,已經成為科學界為之不懈努力的重點領域之一。科學家們利用凌日法、視向速度法、引力透鏡法等多種探測方式,在距離太陽系較近的恆星系中,發現了越來越多的行星存在,其中有一部分與地球的狀態比較類似,這些行星被稱為「超級地球」,這些行星也成為探索地外生命形式是否存在的重要研究目標。
以地球作為碳基生命搖籃的相關特徵為樣本,科學家們總結出了地外行星能夠誕生和發展演化生命形式的基本條件,主要包括以下幾個方面:
與恆星的距離適中,處於恆星系的宜居帶內。這一點是最基本的條件,可以保障行星上的溫度適於生命體的生存,還可以保障水能夠以液態水的形式存在。
有適宜且穩定的大氣層條件。一方面可以為生命體的形式提供物質來源,另一方面可以起到有效的保溫作用,不至於來自恆星的輻射能量以及行星內部的熱量很快的散失,另外還可以阻擋大部分來自恆星的高能粒子流的衝擊以及減少外太空小行星對行星直接撞擊的機率。
合適的質量大小。如果質量較大,則對表面物體的引力作用就會增大,大氣層濃度和厚度也會增加,在強大的引力和大氣壓力下,生命體的存在將變得非常不容易。
穩定的磁場。這也意味著行星內核必須處於高溫高壓狀態,使得內核外部擁有一層可以流動的液態金屬結構,這樣才可以在流動的過程中產生覆蓋全球的磁場。在磁場的保護下,來自恆星的高能粒子流和宇宙射線,則會有相當一部分被反彈回宇宙空間,另外一部分被引導至行星的兩極地區。如果行星上有生命體存在,則磁場可以最大限度地保護它們不被這些有害輻射所損傷。
在2018年時,科學家們在距離太陽系第二近的恆星系-巴納德星中,發現了一顆超級地球。巴納德星是一顆處於蛇夫座的恆星系,距離地球6光年,僅次於比鄰星,與比鄰星一樣,它們都屬於紅矮星,質量只有太陽的14%左右,年齡可能已經達到了80億歲,遠超太陽現在的年齡,但由於紅矮星的質量較小,無論是從形成時的物質積累,還是內核的溫度,都不足以支持氦元素的繼續聚變,因此當氫聚變結束以後就會直接發生坍縮,而不會膨脹成為紅巨星,在核反應程度較低的情況下,紅矮星的壽命要比黃矮星長的多,因此巴納德星還處於嬰兒期。
巴納德b是圍繞著巴納德星公轉的一顆巖質行星,據監測分析,該顆行星的質量為地球的3.2倍左右,距離母恆星只有6000萬公裡,也就是地球與太陽距離1個天文單位的40%,相當於水星與太陽的距離,正因為如此近的距離,巴納德b圍繞著巴納德星公轉一周的時間僅需要11個小時,也就是說該星上的「一年」僅是地球上的11天。而且由於潮汐力的作用,巴納德b已經被母恆星潮汐鎖定了,有一面始終向著巴納德星。
雖然看上去巴納德b與母恆星的距離很近,但是由於母恆星是一個紅矮星,表面溫度還不到3000攝氏度,其向外散發的輻射能量相較於太陽來說,只有大約3%的比例,因此,在該恆星系統中,宜居帶的範圍離母恆星非常之近,處於800-2000公裡之間,顯然巴納德b並不處在宜居帶之內,而是離得太遠了,因此表面溫度將很有可能低於零下150攝氏度,是一個完全被「冰封」的星球,這對於生命的形成來說太過於嚴酷了。
另外,還有一點值得關注,那就是紅矮星沒有像太陽一樣的輻射層,從內到外都在進行著氫的核聚變,那麼表面的核聚變反應會非常劇烈,從而直接釋放出的高能粒子就比太陽「兇猛」的多,據監測,其表面爆發耀斑的機率以及強度,要比太陽表面高出1萬倍左右,這種情況下,對於行星大氣層的穩定、有機物的合成、生命的孕育都是非常不利的,因此,巴納德b上存在生命形式的可能性微乎其微,當然更不適合人類移居。
最後再說一下巴納德b與地球的相對速度問題,據監測,它與太陽系的徑向速度達到了每秒140公裡,也就是時速50萬公裡左右,但這並不意味著今後這顆行星與地球的距離會越來越近。因為每個星系都有一套自身的運行體系和運行規律,巴納德星和太陽都以一定的周期圍繞著銀河系中心公轉,而巴納德b和地球也分別圍繞著巴納德星和太陽公轉,這樣就會產生相對的運行速度,目前的階段正好處於兩顆行星相對運行速度較快的時期,據科學家們推算,在8000年之後,巴納德星就會迎來與太陽的最小距離,然後就會進入遠離期,與太陽系的距離逐漸拉遠。
因此,從目前的情況看,巴納德星系中的這顆超級地球,並不適合人類居住,也不具備生命形式誕生的條件。不過,科學家們在這個恆星系統中,發現了乙醇醛這種簡單的糖類分子存在,在一定程度上可以表明這顆恆星系統中將具備一定的生命孕育條件,然而簡單有機物的存在與生命形式的誕生之間仍然有非常大的鴻溝,待幾十億年之後,巴納德星進入生命中後期,或許可能會為生命形式的孕育提供更好的基礎條件。