下一個地球難找了?科學家:銀河系恆星不停靠近,行星災難

2020-11-26 騰訊網

為什麼地球不應是唯一能承載已知生命的星球?

眾所周知,我們地球所在的太陽系就位於銀河系之中 ,而銀河系卻不過是宇宙中數以億計的星系之一,它們就像是宇宙空間中一座座保持一定距離的大大小小的島嶼。簡單來說,銀河系這樣的星系在宇宙中並不罕見,而地球這樣的類地行星也同樣普遍的存在於各大星系之中,比如,同在太陽系之中的火星便是一顆類地行星。

之所以人類堅信在宇宙的另一個角落,一定存在可供生命存活、乃至已經孵化出現代社會文明的星球,便是通過一系列因素綜合得出的大概率可能性事件。一直以來,科學家們都在尋找適合已知生命居住的星球,至於具體的尋找標準,自然就是參照我們地球環境的基本特徵,以及地球生命的必要存活條件。

首先,它得是一顆類地行星,具有穩定的自轉和公轉周期;其次,還得滿足星球上有流動的液態水、可以自由呼吸的空氣,以及人類能夠適應的生存溫度等條件。因為,這些都是我們判定一顆行星是否適合地球生物生存的重要依據。

到現在為止,科學家已經對四千多顆系外行星的基本特徵有了一定的了解,暫時還沒有在裡面發現一顆能像地球一樣適合生命繁衍生息的星球。但是,這個暫時還難以令人滿意的結果,很可能是局限於我們目前可以探測到的行星數量還太少,而且,我們探測宇宙物體的設備可揭秘的宇宙空間距離也還很有限。

事實上,科學家們在進行地外行星探索的時候,並不是局限於我們的太陽系之內,其中不少都涉及到了銀河系內外的更廣闊空間。而且,目前我們能夠探測到的系外行星,有不少都不位於同一個行星系統,只不過系外行星首次被確認的時間,大約是在距離我們更近的20世紀90年代罷了。

銀河系的膨脹區域-恆星不停靠近,為何是圍繞其運行行星的災難?

或許一般人很難想像,太陽這一顆母恆星就足以點亮整個太陽系,而它的質量更達到整個系內總質量的百分之九十九以上。而在我們太陽系所在的銀河系中心,除了有大家特別感興趣的超大質量黑洞人馬座A*以外,科學家們將星系中心堆積了大量恆星的地方,稱為銀河系的膨脹區域。

科學家們發現,位於我們銀河系中心位置的恆星一直在不停靠近,這很可能會對圍繞這些恆星運行的行星帶來災難,這意味著我們在銀河系的範圍內尋找下一個地球的難度就更大了。

這個道理講起來其實也特別好理解,我們銀河系的中心大概有100億顆數量級的恆星,它們都位於這個大概跨越幾千光年的巨大空間中。當然,這些恆星的誕生和消亡時間並不相同,只不過其中大部分恆星的形成時間距離現在都較久遠了,再加上自身的質量也比較大,所以,科學家們將其稱為古老的大質量恆星。

正是因為銀河系的中心區域存在的恆星數量如此之大,所以,我們的天文科學家們才一直想要在裡面尋找到一顆特殊的恆星,而圍繞這顆恆星運行的行星之一,剛好適合地球上的生命居住和繁衍。但是,特定空間內恆星的分布密度越大,再加上它們彼此之間的距離又隨著時間的推移變得越來越近,所以,這樣的現實情況也很可能會導致這些恆星發生碰撞、或其他強烈的相互作用。

對於才在地球上進化了幾百萬年的人類來說,不管是地球自身46億年左右的演化歷程,還是宇宙誕生後這一百多億年的時間長河,這樣的時間尺度對我們來說的確太過漫長。但科學家們還是通過當前的宇宙探索實力研究得出:

首先:在距離現在更近的十億年時間裡,那些位於銀河系中心突起處的大量恆星,其中的大多數恆星都至少經歷過幾十次以上的近距離接觸,而這樣的過程,毫無疑問地對周圍空間中行星的長期宜居性帶來了巨大影響。

其次:在我們的銀河系中心,各個恆星之間的近距離接觸相對比較常見,而此類事件的發生周期,平均下來則大約間隔50000年的樣子。

不同恆星系統近距離相遇會出現怎樣的場景?

大家都知道,地球會沿著一個不能肉眼看到的軌道圍繞太陽公轉,而星系中的恆星,也同樣會有特定的運行軌道圍繞銀河系運行。由於銀河系中的恆星數量很大,所以,它們在這個運行過程中難免會有運行路徑彼此靠近的時候。

正如大家現在看到的這樣,我們的地球似乎一如既往的正常運行著,但這不過是因為我們人類不曾參與更久遠的過去。

事實上,恆星之間的彼此靠近,很多時候都會導致其周圍的行星發生碰撞,那麼,生活在這些星球上的生物便會遭遇大滅絕。而且,當兩個相遇的恆星距離保持在20000AU之內的時候,位於其中的行星就很可能會難以保持自己既定的運行軌道。

在大約7萬年前,我們的太陽系也曾和其他恆星發生過過近距離接觸。當一個雙星系統和我們的太陽距離靠近時,不僅導致了遙遠的奧爾特雲運行軌道被擾亂,就連太陽系內的小行星和彗星也出現了運行軌道偏離的情況。

一個名為舒爾茨星的雙星系統也足夠特殊,因為,這不僅是一個不同於一般恆星系統的雙星系統。而且,它與太陽之間的近距離接觸也不止一次,除了7萬年前這次時間更近的相遇以外,更早是發生在80000年前的樣子,它在距離太陽六千到七千AU的地方經過。

恆星近距離相遇會造成的結果跟哪些因素有關?

關於恆星近距離接觸會給行星帶來毀滅性的災難,早在之前就有多項類似研究,只是沒有針對銀河系中的恆星進行數據說明。比如,只要是開放星團中與太陽類似的恆星,圍繞其運行的行星便有25%的可能性會因為此類事件偏離軌道;而那些恆星密集的空間裡,周圍的行星大概有14%的部分都會在大約一千萬年後消失。

而銀河系突起區域中,恆星的存在密度又遠高於整個星系盤,所以,科學家們也很想弄清這個特殊區域恆星的位置變化具體是怎麼一回事。從研究結果來看:

第一:恆星近距離相遇可能給行星帶來多大的影響,主要取決於這兩個事件主體本身的質量、接近角大小、間隔距離和移動速度。

尤其是距離的遠近會直接決定圍繞恆星運行的行星,能否在此次事件之後依然保持原來的穩定軌道運行。因為,它們可能會在一定的時間之後被徹底拋出之前的恆星系統,而這些行星自然也就一定會演變為不適合生命居住的星球。

第二:在十億年內,至少有80%的位於銀河系中心區域的恆星,其位置會移動到距離另一顆恆星1000AU的範圍以內,並且這樣的相遇至少會有幾十次,而絕非偶然。

第三:位於密集星團中的恆星系統,如果因為引力坍塌而發生超新星爆炸,這將會對位於它周圍的行星帶來更大的生存風險。因為,這些圍繞其運行、以及距離較近的其他行星,都會因為這個過程中釋放出的伽馬射線,而真切的遭受那些撲面而來的重原子和其他放射性元素的兇猛撞擊。

恆星相遇造成的行星災難,並不是人類尋找下一個地球遇到的唯一難題

一個行星是否具有宜居性,跟它在一個恆星系統中的位置有很大關聯,正如我們的地球一樣。比如,只有當一個類地行星位於可居住範圍之內,接收到的太陽能量才剛剛好。而這個星球上也需要足夠濃厚的大氣層和磁場,才能將那些會對星球生命造成傷害的輻射做到有效屏蔽。

對於人類尋找下一個地球來說,恆星相遇普遍存在,有可能會給周圍行星帶來災難,的確意味著實現這個目標的難度進一步加大。但是,這個與銀河系中心區域恆星和行星有關的新發現,同時也解釋了為什麼理論上應該在存在的其他適合生命生存的星球,為什麼人類用了數十年時間都沒有找到。

如果我們將目前的科學技術和幾十年前對比,的確可以算得上是突飛猛進,但是,我們人類的整個進化歷程也不過是地球演化史中的短暫一瞬。所以,客觀而言,我們的社會文明程度還並不夠,這一點也可以從我們目前可以觀測的宇宙範圍看出。我們無法用自己「看不到」,就認為地外生命、乃至地外文明並不存在。

人類目前能夠確定位置、以及基本星體特徵的系外行星,加起來也只有幾千顆。而我們用多年時間搜集到的這些系外行星信息,它們就像是漫天星光中的小小一隅。但也正是這些充滿未知的世界,吸引著一代又一代的科學家們選擇星空,然後引領人類社會文明繼續大步向前。

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