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M型紅矮星:,生命的溫床?
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  • 1 # 創意風向標

    天文學家認為,M型紅矮星系中可能並不存在生命。

    M型紅矮星(M dwarf)周圍可能是太陽系外最適宜生命存活的地方了。M型紅矮星的質量和光度一般只有太陽的幾分之一,數量卻是與太陽類似的恆星的10倍以上。就像露營者喜歡圍繞著火堆一樣,行星要想獲得適宜生命存活的溫度,軌道必須離M型紅矮星很近。由於這個特點,研究人員相對比較容易找到滿足要求的行星。而由於M型紅矮星數量眾多,我們周圍可供研究的物件也很充足。

    越來越多的天文學家正加入到相關的探索中來。目前,已有多個獨立專案正在監測太陽系周邊的M型紅矮星,大量望遠鏡和人造衛星都試圖找到圍繞這些M型紅矮星旋轉的行星。此外,NASA預計於2017年發射的“系外行星凌星觀測衛星”(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)也將參與到探索中來。透過這些努力,人類可能會在不久的未來發現適宜生命存活的M型紅矮星系行星。我們最終能否證明這些行星真的適宜生命存活呢?前景似乎並不明朗。雖然行星與M型紅矮星的距離近,有利於我們找到它們,但靠得太近也可能不利於生命的生存。

    以下是M型紅矮星系行星易於發現但難有生命的三個理由。

    晃動與潮汐力

    由於行星的引力拖曳,恆星會週期性地來回晃動,有一些行星就是天文學家透過這個特徵發現的。M型紅矮星的這種晃動相當明顯:位於宜居帶內的一顆地球大小的行星,就能使紅矮星產生可觀測到的每秒數米的晃動;並且這種晃動再次出現的間隔僅為數月,有時甚至短至數週。相比之下,太陽的這種晃動不僅頻率低得多,幅度也小到難以辨認。那為什麼說這些行星不適宜生命存活呢?由於宜居行星離M型紅矮星較近,潮汐力很可能會減慢行星的自轉速度,使得行星的自轉週期和公轉週期相同。這樣,行星的一個半球總是面朝恆星,而另一個半球卻總是背對恆星,就像月球和地球那樣。在最糟糕的情形下,背對恆星的半球溫度極低,整顆行星的空氣和水都凝結成固態,形成覆蓋行星表面的冰蓋。如此一來,生命就無法存活了。

    暗影與炫光

    我們也可以透過觀察行星遮擋它們的恆星時發生的凌星現象,來定位此類行星。由於行星與M型紅矮星的距離很近,因此與較大的恆星相比,M型紅矮星發生凌星時,被遮擋的光線更多,也更易觀測到。然而由於M型紅矮星遠比太陽這樣的恆星黯淡,恆星黑子和耀斑會使它的亮度發生劇烈波動,並讓繞其旋轉的行星處於充斥著X射線和紫外輻射的環境中。這類變幻無常的輻射對行星的氣候和生物圈來說,無疑是一場浩劫。而且,和狂暴的M型紅矮星貼得這麼近,行星的大氣也會被劇烈的耀斑活動侵蝕掉。

    長壽與漫長的“童年期”

    M型紅矮星比一般的恆星小,進行核聚變時更緩慢、更節儉,因此壽命也更長,這也使得M型紅矮星數量一直呈現增長的趨勢。不過,由於質量小、引力弱,長壽的M型紅矮星在最初形成時,也必須經歷一個漫長的過程。從氣體星雲的坍縮開始,M型紅矮星要經歷數億年的原恆星時期。而繞其旋轉的行星,很可能是在原恆星時期,歷經千萬年形成的。這段時間恰恰是恆星十分熾熱的時期,很可能在M型紅矮星完全形成之前,原恆星的光和熱早已將行星烤焦。而對於一個沒有“生命之水”的星球,生命的存在只能是一種奢談。

  • 2 # 老卡2020

    紅矮星最大的問題就是其深度對流,恆星核心物質直接上升到表面,導致產生極強的耀斑(超過太陽的上千倍),足夠消滅周圍行星上的一切生命。

    紅矮星耀斑爆發時是什麼情況?做個簡單的描述:紅矮星耀斑爆發時,其熾熱的核心物質產生強烈的恆星風可以直接吹散周圍行星上的大氣,同時把整個行星燒焦變成火的煉獄,強烈的紫外線和X射線繼續補刀,把整個行星徹底“消毒”一遍確保不會留下任何生命形式。

  • 3 # 太空伊卡洛斯

    紅矮星是宇宙中最常見的恆星型別,其在螺旋星系中佔70%,在橢圓星系中佔90%。更重要的是,根據最新發現,天文學家估計紅矮星中很有可能存在岩石行星系統。下一代空間探測器如詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將增加利用新的模型在紅矮星周圍尋找宜居行星的可能性,筆者注意到,戈達德太空飛行中心高階天體物理學家William Danchi曾經提出,關於太陽系外行星生命潛力的新見解,在很大程度上取決於跨學科的研究。

    下一步將是針對紅矮星進行全面觀測,因為銀河系中有大量的紅矮星。目前,美國航空航天局戈達德太空飛行中心有四個主要的部門研究紅矮星周圍的生命行星,即太陽物理學,天體物理學,行星科學和地球科學。在我們能夠直接研究系外行星的時候,任何讓空間環境因素會變得更容易辨認和更容易探測,這樣的研究都是非常有價值的。

    在未來的幾年裡,美國宇航局的藍皮書計劃和突破攝星計劃希望對半人馬座阿爾法星天體系統進行第一次直接研究。因為那裡就有一顆紅矮星,改進後的模型可以讓我們調查無數其他的紅矮星,因為潛在可居住的系外行星都是具有研究價值。詹姆斯-韋伯太空望遠鏡不僅可以能極大提高我們對於這些普通行星的認識,更可能將我們引向發現一個或是更多的地球2.0行星,而紅矮星就是一個突破口,第一個太陽外宜居行星很可能就在紅矮星周圍。

  • 4 # 火星一號

    按照目前的認知來說,紅矮星周圍存在生命的可能性或許並不高。紅矮星是銀河系中數量最多的一類恆星,它們的數量佔恆星總數的四分之三。並且,紅矮星也是質量最低的一類恆星,它們的質量最大為太陽的50%,最小為恆星的質量下限,即太陽質量的7.5%。由於紅矮星的質量很小,核聚變反應速度很慢,所以它們可以持續進行核聚變反應十分漫長的時間,它們的預估壽命至少為數百億年。由於紅矮星漫長的壽命,所以這種恆星周圍的行星應該有足夠的時間來孕育出生命。

    儘管如此,由於紅矮星的質量較小,所以它們的表面溫度較低,這意味著可供生命生存的宜居帶距離主恆星很近。在如此近的距離下,行星很有可能會被潮汐鎖定,使得這種行星的一半始終沐浴在恆星的輻射之下,另一半始終陷入黑暗之中,這樣的環境不利於演化出生命。更為嚴重的是,紅矮星往往存在很強的對流,尤其是質量低於太陽的35%的紅矮星,存在充分的對流,所以它們會釋放出很強的恆星風,這更不利於生命的演化。例如,比鄰星是一顆質量為太陽的12%的紅矮星,它十分活躍,使得比鄰星b所受到的恆星風強度是地球的兩千倍。

    事實上,比紅矮星更有可能孕育出生命的是橙矮星,這是一類質量介於太陽的50%至80%的恆星。橙矮星的壽命也很長,但沒有像紅矮星那麼活躍,並且執行在橙矮星宜居帶中的行星也不會被潮汐鎖定。綜合幾種因素,橙矮星可能是最適合尋外星生命的恆星。

  • 5 # 深空電報

    紅矮星是否是生命的溫床,筆者認為不太可能,雖然紅矮星系統可以穩定存在很長時間,但是在極端紫外線波長下,紅矮星的亮度加上近地軌道,意味著行星將受到比實際火星強5到10倍的紫外線輻射。紫外線輻射一來可以扼殺生命,二來增加了大氣逃逸機率。天文學家觀測表面,紅矮星周圍的行星大氣層可能會失去3到5倍多的帶電粒子,這一過程為離子逃逸。

    其中大約有5到10倍的中性粒子可能會透過光化學逃逸過程丟失,而這過程發生在紫外線輻射在上層大氣中的分裂分子時。因為此過程會產生更多的帶電粒子,也會得到更多的濺射,所以這是大氣損失的另一種形式。當高能粒子加速進入大氣層,並將分子撞擊到周圍,將其中的一些粒子踢出太空。

    丟失大氣之後的行星,其後果可想而知,假設行星可能經歷大約同樣數量的熱逃逸,在行星上不用多長的時間,就會變成沒有大氣的環境。當紫外線輻射增加到一定程度,將有更多的氫推到大氣層頂部時,熱逃逸會不斷增加。科學家估計,在M級恆星的宜居帶邊緣的行星,其宜居性從地質角度來說可比地球縮短約1000倍以上,單是太陽風暴就可能比我們太陽正常活動強數千倍,強烈的輻射爆發橫掃這些行星,這樣的行星如果有生命,那麼也是一個奇蹟,或者說是極為危險的生命。

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