作者:赵熙熙 来源:科学新闻杂志 发布时间:2014-6-5 9:05:00
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恒星风对宜居行星构成威胁
侵蚀行星大气,不利生命存在

 

在图中所示的红矮星周围发现宜居行星可能比之前所想的更难。

图片来源:MARK GARLICK

本报讯 寻找太阳系之外适宜人类居住的行星将变得越来越困难。日前发表在arXiv预印服务器上的一项研究表明,使得位于M矮星周围的宜居行星更容易被发现的一些因素,恰好也减少了这些行星实际上真的能够支持生命存在的可能性。换句话说,这些恒星所释放的恒星风很可能对宜居行星的大气构成侵蚀,从而不利于生命的存在。

研究人员经常会提到在M矮星——红矮星的一种——周围会相对容易地找到适宜生命居住的行星。此类恒星是银河系中最常见的类型之一,并且它们较小的体积和质量使得环绕在其周围的行星更容易被天文学家所发现,并且能够利用恒星的光线探测行星的大气情况。

由于M矮星的温度低于太阳,因此与后者相比,它们的宜居带——环绕在一颗恒星周围且能够在行星的固态表面存在液态水的区域——距离母星要更近。而位于宜居带中的行星环绕母星一周的时间要比地球环绕太阳一周的时间更短,这也为天文学家研究这些天体提供了更多的机会。

马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心天文学家Ofer Cohen于6月3日在波士顿市美国天文学会召开的一次会议上公布了上述发现。他指出,M矮星周围的宜居带或许因为距离恒星过近而无法维持生命的存在。就像太阳会释放出由带电粒子构成的稳定流(即太阳风)一样,M矮星也会形成它们自己的恒星风。Cohen表示,这些恒星风能够剥离宜居带中一颗行星的保护大气,从而使得生命更难在后者的表面立足。Cohen强调,除非一颗行星拥有一个比地球还要强大的磁场——强大到足以使恒星风产生偏转,它才能紧紧抓住自己的大气。

而更早前的发现曾让天文学家怀疑在这些行星上存在生命的可能性。例如,M矮星的耀斑似乎能够侵蚀周围行星的大气。并未参与该项研究的斯泰特克里奇市宾夕法尼亚州立大学地球科学家James Kasting表示:“这是对环绕在M矮星宜居带中的行星的又一次打击。”

Cohen及其研究团队就M矮星对由美国宇航局(NASA)的开普勒望远镜发现的3颗位于其母星宜居带中的系外行星的影响进行了分析。由于母星的关键属性尚未可知,研究人员于是选择一颗矮星——相对年轻3亿年的蝎虎座(EV Lac)——作为替身。EV Lac的亮度以及地磁活动性(正是它驱动了恒星风)已经得到了很好的描述。与水星与太阳的距离相比,这3颗候选系外行星与其母星的距离要更近。

研究人员发现,这3颗系外行星遇到的来自恒星风的压力要比施加于地球上的压力大10到1000倍。

但宾夕法尼亚州维纳诺瓦大学天体物理学家Edward Guinan指出,由于M矮星比EV Lac要老,因此其恒星风可能要弱一些。他说,如果是这样的话,一颗在头10亿年中幸存下来的、大部分大气完好无损的宜居带中的行星,仍有可能支持生命的存在。

Cohen指出,对于像NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)这样的项目来说(主要研究位于M矮星宜居带中的行星),天文学家或许更可能在与太阳在大小和质量上类似的恒星周围发现生命,而这就是一个理由。Cohen说,这样的观测将提供关于整个银河系潜在生命的洞察力。

剑桥市麻省理工学院的TESS科学家Sara Seager认为,天文学家一直对M矮星的活动将对宜居带产生哪些潜在影响心存担忧。“观测者们总是在不受理论限制的情况下寻找着宜居性,”Seager说,“我们有什么不得不失去的?”

宜居带是指一颗恒星周围的一定距离范围,在这一范围内水可以以液态形式存在,由于液态水被科学家认为是生命生存所不可缺少的元素,因此如果一颗行星恰好落在这一范围内,那么它就被认为有更大的机会拥有生命或至少拥有生命可以生存的环境。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2014-06-05 第2版 国际)
 
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