恒星小弟:
銀河系中大約有75%的恒星是紅矮星。所謂的紅矮星是指質(zhì)量最小的一類恒星,它們的質(zhì)量一般只是太陽(yáng)質(zhì)量的7%到60%。質(zhì)量小也就意味著星體內(nèi)部的核反應(yīng)較弱,所以紅矮星發(fā)出的輻射很弱,要低于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的5%,有的甚至不到太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的萬(wàn)分之一。核反應(yīng)弱也導(dǎo)致表面溫度較低。一顆恒星的輻射包含了從紅外到紫外的所有波段,不過(guò)隨著恒星溫度的變化,輻射能量集中的波段會(huì)發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō),溫度高的恒星輻射能量集中在偏藍(lán)色的波段,溫度低的則偏紅色,因此紅矮星看起來(lái)顏色偏紅。不過(guò)本應(yīng)發(fā)出暗弱紅色光的紅矮星有時(shí)在自身磁場(chǎng)的作用下會(huì)出現(xiàn)反常的現(xiàn)象,它們會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的X射線和紫外波段的輻射,并且常出現(xiàn)耀斑活動(dòng)。 由于紅矮星內(nèi)部氫元素的核聚變速度緩慢,因此它們也擁有較長(zhǎng)的壽命。另外,因?yàn)榧t矮星的體積小,引力也相對(duì)較小,內(nèi)部產(chǎn)生的壓力和溫度不足以把氦聚合成更重的元素,因此也就不可能膨脹成紅巨星,而是逐步收縮,直至把氫耗盡。也因?yàn)檫@個(gè)緣故,一顆紅矮星的壽命可多達(dá)數(shù)百億年,幾乎和宇宙的年齡一樣長(zhǎng)。
度盡劫,育生命:
因?yàn)榈厍蛏x不開液態(tài)水,假如一個(gè)星系要想擁有與地球上人和其它高級(jí)動(dòng)植物一樣的生命形式,首先必須要有一個(gè)既不太冷也不太熱、有可能存在液態(tài)水的區(qū)域,這種區(qū)域我們稱之為“適宜居住帶”。對(duì)于紅矮星來(lái)說(shuō),它們發(fā)出的光太弱了,所以它們的適宜居住帶距離恒星自己都非常近,唯有如此,才能從紅矮星那兒得到更多的熱量。對(duì)于多數(shù)紅矮星,適宜居住帶到恒星的距離都要比水星到太陽(yáng)的距離還近。
但距離一近會(huì)導(dǎo)致一個(gè)嚴(yán)重的后果。我們都知道,月球自轉(zhuǎn)的周期和繞地球公轉(zhuǎn)的周期是相同的,所以永遠(yuǎn)是一面向著地球,這是它受到地球潮汐力長(zhǎng)期作用的結(jié)果。同樣,距離恒星非常近的行星也會(huì)被潮汐力施了“定身法”,出現(xiàn)這種“陰陽(yáng)臉”永不改變的現(xiàn)象。所以,紅矮星附近適宜居住帶上的行星永遠(yuǎn)都是一紅矮星
面朝向恒星的,一個(gè)半球永遠(yuǎn)是白天,而另一半球永遠(yuǎn)是黑夜。 開始科學(xué)家們擔(dān)心,永遠(yuǎn)是黑夜的半球溫度太低,會(huì)使得行星的大氣凍結(jié),這樣即使是向著恒星有光照射的一面也沒(méi)留下多少空氣可供生物呼吸了。不過(guò)后來(lái)的研究顯示,大氣流動(dòng)可以有效的把熱量散布開,從而阻止全球的空氣凍結(jié)。雖然大氣凍結(jié)不用擔(dān)心了,不過(guò)生命要想在紅矮星的行星上生存還有別的難關(guān)要過(guò)。紅矮星每天幾次的耀斑出現(xiàn)時(shí),紫外輻射會(huì)瞬間增強(qiáng)幾百到上萬(wàn)倍。在那幾分鐘內(nèi),恒星由紅色變成了藍(lán)色,這么強(qiáng)烈的紫外線會(huì)殺死行星上的一切生命。唯一的生存機(jī)會(huì)是躲在黑暗的半球,或是黑夜與白晝交界的地帶。
還有,即使不考慮耀斑,紅矮星平時(shí)的紫外輻射和發(fā)出來(lái)的高能帶電粒子,也會(huì)把行星的大氣吹跑。如果行星大氣得不到有效的保護(hù)或者補(bǔ)充的話,遲早會(huì)消失掉。 由于上述這些原因,過(guò)去天文學(xué)家在搜索太陽(yáng)系外生命的時(shí)候往往跳過(guò)這些黯淡的小恒星,因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這類恒星周圍的行星并不適合生命居住。
但是,這樣的觀念有了一些改變。天文學(xué)家注意到,強(qiáng)烈的高能輻射主要是年輕恒星發(fā)出來(lái)的,隨著紅矮星年齡增長(zhǎng),它們的磁場(chǎng)活動(dòng)會(huì)變得越來(lái)越弱,開始穩(wěn)定地發(fā)出可見光波段的輻射。這樣的穩(wěn)定階段可達(dá)數(shù)百億年甚至更長(zhǎng)。
所以,如果一顆行星能熬過(guò)紅矮星狂野的年輕時(shí)代,保持住自己的大氣,那么當(dāng)紅矮星進(jìn)入穩(wěn)定的中年,行星將獲得新生,完全可能成為一個(gè)合適的生命居住地。 美國(guó)宇航局于2014年4月17日宣布,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今為止與地球最相似行星。①圍繞一顆距地球約500光年的紅矮星運(yùn)行②位于可保有液態(tài)水的宜居帶外層③體積約為地球的1.1倍。研究人員認(rèn)為,新發(fā)現(xiàn)首次證實(shí)恒星宜居帶中確實(shí)存在接近地球大小行星,可能會(huì)找到外星生命跡象。紅矮星