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,要低于太陽輻射強度的5%,有的甚至不到太陽輻射強度的萬分之一。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,不過隨著恒星溫度的變化,輻射能量集中的波段會發(fā)生變化。一般來說,溫度高的恒星輻射能量集中在偏藍色的波段,溫度低的則偏紅色,因此紅矮星看起來顏色偏紅。不過本應(yīng)發(fā)出暗弱紅色光的紅矮星有時在自身磁場的作用下會出現(xiàn)反常的現(xiàn)象,它們會發(fā)出強烈的X射線和紫外波段的輻射,并且常出現(xiàn)耀斑活動。 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的壽命。另外,因為紅矮星的體積小,引力也相對較小,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。也因為這個緣故,一顆紅矮星的壽命可多達數(shù)百億年,幾乎和宇宙的年齡一樣長。
度盡劫,育生命:
因為地球生命離不開液態(tài)水,假如一個星系要想擁有與地球上人和其它高級動植物一樣的生命形式,首先必須要有一個既不太冷也不太熱、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”。對于紅矮星來說,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的距離還近。
但距離一近會導(dǎo)致一個嚴重的后果。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,所以永遠是一面向著地球,這是它受到地球潮汐力長期作用的結(jié)果。同樣,距離恒星非常近的行星也會被潮汐力施了“定身法”,出現(xiàn)這種“陰陽臉”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都是一紅矮星
面朝向恒星的,一個半球永遠是白天,而另一半球永遠是黑夜。 開始科學家們擔心,永遠是黑夜的半球溫度太低,會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留下多少空氣可供生物呼吸了。不過后來的研究顯示,大氣流動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)不用擔心了,不過生命要想在紅矮星的行星上生存還有別的難關(guān)要過。紅矮星每天幾次的耀斑出現(xiàn)時,紫外輻射會瞬間增強幾百到上萬倍。在那幾分鐘內(nèi),恒星由紅色變成了藍色,這么強烈的紫外線會殺死行星上的一切生命。唯一的生存機會是躲在黑暗的半球,或是黑夜與白晝交界的地帶。
還有,即使不考慮耀斑,紅矮星平時的紫外輻射和發(fā)出來的高能帶電粒子,也會把行星的大氣吹跑。如果行星大氣得不到有效的保護或者補充的話,遲早會消失掉。 由于上述這些原因,過去天文學家在搜索太陽系外生命的時候往往跳過這些黯淡的小恒星,因為他們認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。天文學家注意到,強烈的高能輻射主要是年輕恒星發(fā)出來的,隨著紅矮星年齡增長,它們的磁場活動會變得越來越弱,開始穩(wěn)定地發(fā)出可見光波段的輻射。這樣的穩(wěn)定階段可達數(shù)百億年甚至更長。
所以,如果一顆行星能熬過紅矮星狂野的年輕時代,保持住自己的大氣,那么當紅矮星進入穩(wěn)定的中年,行星將獲得新生,完全可能成為一個合適的生命居住地。 美國宇航局于2014年4月17日宣布,天文學家發(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。研究人員認為,新發(fā)現(xiàn)首次證實恒星宜居帶中確實存在接近地球大小行星,可能會找到外星生命跡象。紅矮星