太陽(yáng)系并非最宜居的家園？
“金鳳花恒星”或是尋找外星生命最佳地點(diǎn)
這張圖片比較了銀河系中G型恒星、M型紅矮星和K型矮星的不同特征。圖片來(lái)源：NASA官網(wǎng)
今日視點(diǎn)
本報(bào)記者 劉 霞
天文學(xué)家通常在位于恒星“宜居帶”內(nèi)的行星上搜尋地外生命的“蛛絲馬跡”。“宜居帶”指恒星周圍一定距離范圍，在此范圍內(nèi)，行星表面溫度適中，水能以液態(tài)形式存在于行星表面，生命得以孕育。
但據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）官網(wǎng)報(bào)道，經(jīng)過30年恒星調(diào)查，一種新興觀點(diǎn)浮出水面。該觀點(diǎn)認(rèn)為，宇宙中存在“金鳳花恒星”（金鳳花姑娘是美國(guó)傳統(tǒng)的童話角色，她喜歡不冷不熱的粥、不軟不硬的椅子等一切“剛剛好”的東西，所以，美國(guó)人常用“金鳳花姑娘”形容“剛剛好”。），其表面既不太熱也不太冷，最重要的是，擁有環(huán)境適宜、“性情溫和”、適合生命生存的行星。這些“金鳳花恒星”其實(shí)才是搜尋生命的最佳地點(diǎn)。
銀河系主要存在三類恒星
鑒于太陽(yáng)已哺育滋養(yǎng)地球生命近40億年，因此，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，像太陽(yáng)這樣的恒星是尋找其他潛在宜居星球的主要候選者。但美國(guó)賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學(xué)的愛德華·吉南認(rèn)為，溫度和亮度比太陽(yáng)稍低的K型矮星才是真正的“應(yīng)許之地”，是最適合孕育高級(jí)生命的“宜居恒星”。
銀河系主要存在三類恒星：G型類日恒星；質(zhì)量比太陽(yáng)小、溫度比太陽(yáng)低的K型矮星；比K型矮星更暗、溫度更低的M型紅矮星。銀河系恒星中，M型紅矮星數(shù)量最多，約占73%；G型恒星最少，約占6%；K型矮星居中，約占13%。
吉南說(shuō)：“這三種恒星中，K型矮星占據(jù)‘最好位置’，其特性介于更罕見、更明亮、但壽命更短的G型恒星和更常見的M型紅矮星之間。K型矮星，尤其是表面溫度較高的K型矮星，擁有最好的恒星環(huán)境。”
K型矮星相對(duì)更“溫柔”
對(duì)于尋找系外生命而言，為什么K型矮星才是最佳之選呢？吉南解釋說(shuō)，K型矮星是銀河系中的“金鳳花恒星”，其數(shù)量、壽命及輻射量相對(duì)來(lái)說(shuō)都“剛剛好”。
首先，K型矮星的數(shù)量是G型恒星的3倍，距太陽(yáng)100光年范圍內(nèi)約有1000顆K型矮星，是探索系外生命的主要對(duì)象。
此外，K型矮星的壽命從150億年到450億年不等。相較之下，太陽(yáng)的壽命只有100億年，而太陽(yáng)目前已走過“前半生”。鑒于太陽(yáng)的演化速度相對(duì)較快，再過10億或20億年，地球基本將不再宜居。因?yàn)榧s10億年后，地球?qū)⑻幱谔?yáng)宜居帶內(nèi)溫度更高的邊緣，隨著太陽(yáng)變得越來(lái)越熱、越來(lái)越亮，其宜居帶會(huì)逐漸外移。最終，地球?qū)⑹ゴ髿夂秃Ｑ螅兊酶稍餆o(wú)比。在地球90億歲時(shí)，太陽(yáng)將膨脹成一顆紅巨星，吞噬地球。
M型紅矮星盡管體積較小，卻勝在數(shù)量眾多，壽命更長(zhǎng)。遺憾的是，我們知道它們似乎不適宜孕育生命。主要原因在于，M型紅矮星表面溫度更低，宜居帶相對(duì)較窄，位于宜居帶內(nèi)的行星距恒星很近，受到的X射線和紫外線輻射極強(qiáng)，強(qiáng)度可能是地球受到太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的上萬(wàn)倍。持續(xù)不斷的耀斑和日冕物質(zhì)拋射會(huì)拋出大量等離子體和高能粒子，轟擊其行星。這樣一來(lái)，紅矮星“宜居帶”內(nèi)行星會(huì)被“烤干”，在其生命早期就失去大氣層，無(wú)法演化成宜居星球。
而K型矮星相對(duì)來(lái)說(shuō)更“溫柔”一點(diǎn)，沒有活躍的磁場(chǎng)產(chǎn)生強(qiáng)X射線和紫外線輻射以及高能爆發(fā)，因此，它們爆發(fā)耀斑的頻率很低，其行星受到的致命X射線輻射也弱得多。
“金鳳花計(jì)劃”得出結(jié)論
吉南和同事斯科特·恩格爾等人攜手開展了名為“金鳳花計(jì)劃”的研究項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，吉南團(tuán)隊(duì)使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、錢德拉X射線天文臺(tái)和XMM-牛頓衛(wèi)星觀測(cè)了各種類型的恒星。依據(jù)這些觀測(cè)數(shù)據(jù)，他們確定了這些恒星的年齡、自轉(zhuǎn)速度、X射線—紫外線輻射和耀斑活動(dòng)之間的關(guān)系。
他們抽樣觀測(cè)了一些溫度較低的G型恒星和K型矮星。哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)氫氣產(chǎn)生的紫外線極為敏感，他們據(jù)此評(píng)估了約20顆K型矮星產(chǎn)生的輻射。吉南表示：“哈勃望遠(yuǎn)鏡是目前唯一能進(jìn)行此類觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡。”
在觀測(cè)的K型矮星中，包括開普勒-442、鯨魚座的天侖五和波江座的天苑四。后兩顆恒星是“奧茲瑪計(jì)劃”的探索目標(biāo)，奧茲瑪計(jì)劃始于20世紀(jì)50年代，是首個(gè)嘗試探測(cè)外星文明無(wú)線電信號(hào)的計(jì)劃。
吉南表示：“值得注意的是，開普勒-442非常重要，因?yàn)樗鼡碛凶詈玫摹瘌P花’行星Kepler-442b，這顆巖石行星的質(zhì)量超過地球的兩倍。”
