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一項研究指出,在過去的無數年裡,生命曾有多次機會在銀河系中散播,而地球也許就是關鍵的分散點之一。

在過去的46億多年裡,太陽在宇宙中做隨機運動的過程中,多次靠近其他恆星。美國科羅拉多州先鋒宇航公司的董事長兼研究作者羅伯特·祖布林指出,這幾次的近距離接觸可能會將星系外圍運動的彗星撞出原來的星系,飛往過路的恆星。

祖布林發現,這種“彗星交換”很可能是造成地球物種大滅絕的罪魁禍首。但是在很大程度上,這種現象幫助生命跨越了廣闊的“太空之海”,從這一座“島”到另一座“島”上。

祖布林表示:“在過去的35億年裡,也許就是這種機制把生命送到了地球,同時也可能把生命送到宇宙其它地方。通過簡單的推測,假設這種情況會在每個星系中發生,生命可能在銀河系中變得很普遍。”

這個結論是基於一些簡單的計算,這些計算要考慮到太陽附近的恆星密度(約0.003星每立方光年)、太陽相對於這個星域的週轉率(約22370英里每小時,或36000公里每小時)以及銀河星族的構成(比如大約75%為小型昏暗的紅矮星)。

祖布林還假設其他恆星的外圍隱匿著巨量的彗星,就和太陽系的奧爾特雲一樣。奧爾特雲的範圍還未知,它的邊界預計離太陽有3萬到10萬天文單位(AU)之間。(1天文單位=平均地日距離,約9300萬英里或1.5億公里)

圖解:奧爾特雲和太陽系各大行星及最接近的兩顆恆星的相對距離示意圖。圖中橫軸以地日距離(1 天文單位)為比較基準,依對數尺度繪製(非等比例的線性尺度)。

然後,祖布林用一個相對保守的尺寸估計,設定奧爾特雲的半徑為4萬AU,將這個資料用於估計其他型別恆星的奧爾特雲的平均半徑。例如,紅矮星外圍的彗星環繞半徑可能約為2萬天文單位。

目前奧爾特雲中到底有多少顆彗星尚不清楚。對此,祖布林用了一個被頻繁提出的估計值:1萬億顆,其密度約為每1000立方天文單位4顆彗星。

祖布林表示,只要距離達到10天文單位以內,太陽的引力就能捕獲另一顆恆星奧爾特雲中的天體。因此,每次太陽與其它恆星靠近時,都可能有大量彗星被太陽捕獲。舉個例子,假設太陽與另一顆恆星的距離達到了2萬天文單位以內,太陽就會在該恆星的奧爾特雲中開鑿出一條寬約2萬天文單位的通道,在此過程中,可能會捕獲2.5萬個天體(前提是假設其它恆星的奧爾特雲密度也為每1000立方天文單位4顆天體)。

圖解:理論上奧爾特雲的距離與太陽系其他結構的大小對比

這些被太陽捕獲的天體將會受到太陽引力吸引,飛向太陽系內部。而太陽系奧爾特雲中的部分天體也會被另一恆星捕獲,朝相反方向飛去。

“由這些外來天體引發的巨大影響無疑將會主要波及到氣體巨行星。”祖布林在今年六月發表在《國際天體生物學期刊》上的研究報告中寫道,“但由於太陽每次都會捕獲大量天體,地球這樣的星球也可能受到影響。”

恆星大小不同,能夠捕獲的天體數量也不同,因為恆星引力大小由品質決定。比如說,紅矮星品質約為太陽品質的30%,它就必須將距離縮小到3天文單位以內,才能捕獲其它恆星奧爾特雲中的天體。

祖布林利用所有這些資訊(還包括其它資訊),計算出了恆星近距離相遇的發生頻率,並得出與其後果相應的處理辦法。計算結果可謂相當驚人。他發現,太陽在過去的46億年中,每隔10億年,就會發生約47起恆星間的近距離接觸,其中約一半都有紅矮星的參與。這樣算下來,相當於每隔2100萬年,就會發生一次恆星相遇事件。

最後這個數字非常接近推算出的地球上物種大滅絕的週期——物種大滅絕似乎每隔2000萬至4000萬年就會發生一次。科學家曾提出過,彗星撞擊可能是造成這些物種死亡的罪魁禍首,因此他們提出了能讓彗星定期衝向地球的可能機制。

例如,一些研究人員提出,太陽可能有一顆尚未被人類發現的伴星,稱之為“涅墨西斯星”,每隔2600萬年左右就會衝撞一次太陽的奧爾特雲。有些人認為,這種不穩定因素是由銀河系中的暗物質盤引起的,太陽系可能會定期從這片暗物質中穿過,並受其影響。

但祖布林的研究指出,來自外星系的彗星才是造成這些物種滅絕的主要原因。

他的計算還顯示,太陽系會通過這種彗星“轟炸”,頻繁地與其它行星系交換物質。例如,彗星撞擊地球揚起的塵埃可以在太陽風的壓力推動下,以6.7萬英里每小時(10.8萬公里每小時)的時速向外飛行,比兩顆恆星近距離交會時的相對速度還要快。

這意味著微生物也許可以藉助這一過程,從太陽系躍遷到擦肩而過的另一行星系中。並且這個過程發生得很快,避免了大量有害的深空輻射。(生命可能從一個星系躍遷到另一個星系的理論叫“有生源說”,有幾種不同的版本。如一些科學家認為,地球生命是由外星智慧生命有意‘播撒’的種子,這種概念又稱“定向泛種論”。)

“不僅如此,就算被噴射出的物質沒能命中擦肩而過的行星系,也會被原行星的奧爾特雲捕獲。”祖布林寫道,“部分物質(包括受太陽風驅逐,含有微生物的塵埃顆粒)在奧爾特雲的冰凍環境中、以及有效的冰層保護下,可以儲存很長時間,直到下一次與另一個行星系相遇,再被釋放出去、遷移到新的行星系中。”

太陽的品質大於銀河系中90%的恆星,因此我們的奧爾特雲規模在銀河系中也居於前列。這就意味著,太陽在與其它恆星相遇時大多作為主要貢獻者,其星系中 去往其它行星系的彗星比自己接收到的多三倍左右。

對天體生物學家、以及希望存在外星生命的人來說,這些研究結果頗令人激動。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. spaceanswers-幾荷

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 美國新一代星際飛船預計2030年發射,將探索1480億公里外世界