爱读书 探索 剧烈辐射并不会对系外行星附近的生命造成阻碍

剧烈辐射并不会对系外行星附近的生命造成阻碍

模拟表明,接近主恒星就不排除生命出现的可能。

剧烈辐射并不会对系外行星附近的生命造成阻碍-爱读书

图解 :研究表明,强紫外线和x射线曝光不排除生命可能存在于环绕着诸多红矮星的岩质系外行星的可能性。

模型显示,生物系统能够在X射线和紫外线(UV)辐射密集持久的爆发中存活下来,这增加了在距离地球较近的四颗岩质系外行星发现生命的希望。

这项分析是由来自美国康奈尔大学的丽莎·卡尔特内格和杰克·奥马利·詹姆斯两位天文学家共同完成的,他们认为生命可以在大范围的行星大气下存在,不仅这些大气与地球上的大气类似,侵蚀变薄类的缺氧和保护性臭氧也同地球的类似。

该研究发表于《皇家天文学会月报》上。

已知在其主恒星宜居带上(HZ)运行的四颗最近的岩质系外行星的是比邻星b、TRAPPIST-1e、罗斯128b和LHS-1140b。

其中距离地球最近的是比邻星b,这颗行星的质量约为地球的1.3倍,围绕距离太阳4.2光年的恒星比邻星运行。

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比邻星,同其他三颗适居行星的寄主星一样,是一颗红矮星——一颗比太阳更小、温度更低、诞生时间更早的恒星。红矮星也被称为M型星,是迄今为止宇宙中最常见的恒星类型。

他们也把宜居区这种舒适带的概念代入三角帽公式中。该区域也被称为古迪洛克带,指距离恒星的轨道不近也不远以维持液态水状态的区域。

由于红矮星比大的恒星要冷得多,因此所谓的宜居区相对更近——这就意味着里面的行星要受到来自该恒星发出的大量X射线和紫外线的辐射。

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例如,比邻星b受到的X射线的辐射是地球的250倍。

一些研究结论认为,这种辐射爆发的激烈程度会阻碍任何生物进程的开始。接收巨大的紫外线辐射也极可能会把一切液态水蒸发掉。

事实上,在2017年的一项研究中,卡尔特内格和奥马利·詹姆斯发表过一篇文章,对于文章所研究的目标系外行星–TRAPPIST-1e上存在生命的可能性表达出了一种极为悲观的评估。

他们得出结论:TRAPPIST-1系统行星周围大气层臭氧稀薄将导致“地表环境甚至对具有高强紫外线耐受能力的极端微生物都不利”。

不过,他们的研究表明,他们正采用一种更为积极的基调。

他们总结为在所有的这四个目标行星上存在生命是完全可能的。并且他们用天体生物学制造障碍的方式得出该结论——因此,事实上到目前为止仅有一个已知的生物系统——地球。

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正如亚利桑那州立大学的天体生物学家萨拉伊玛里萨拉·伊玛里·沃克和保罗·戴维斯所指出的那样,由于一个型号的样本基本上只有一个,地球系统可能是独特的人为现象而那些行星可能为宇宙“法则”进程的结果,这就让在不同构造的星体间进行区分成为不可能。

不过,卡尔特内格和奥马利·詹姆斯通过深入了解行星历史而避免了这个棘手的问题。

他们指出,四十亿年前,当生命开始时,地球的大气层时非常不同的,而且地球在当时受到了某种大量极强的辐射。

然而,生命出现了。

他们对目标系外行星上可能存在的大气条件进行的建模结果显示,即使在最糟糕的情况下也有好结果。

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他们写道:“尽管与现在的地球相比,缺氧的大气确实造成了一种更具生物危害性的辐射环境,但它仍比早期地球的生物危害性小大约十倍”

“因此,紫外线表面的辐射水平不应轻易把离我们最近的潜在宜居行星的可居住性,或者把宜居带上那些围绕在活跃的M型恒星周围运行的行星排除在外。”

他们指出,鉴于红矮星有极长寿命,强紫外线的情形可能会持续数十亿年,也因此可能会导致可探测特征的演变。

他们写道:“在强紫外线的表面环境中,保护生物群免受此类辐射的机制能够在维持表面可居性——尤其是在环绕于活跃的M型恒星周围的行星上,起到关键性作用,因为这些行星周围大气稀薄、腐蚀或者缺氧,也就不存在其他削弱紫外线的气体/粒子”

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为了加强这种说法, 研究人员提供了来自陆地生物学的例子。例如,已将某些微生物类和地衣类在各种任务中送入太空,并通过培养保护性细胞或色素作为紫外线屏障而在太阳的全面紫外线辐射下存活了下来。

生活在沙子或土壤的薄层之下也可以减少紫外线的辐射,最短的紫外线波长可以减少十倍,减到和一微米的水一样小。

卡尔特内格和奥马利·詹姆斯承认,目前不可能了解在比邻星b、TRAPPIST-1e、罗斯128b和LHS-1140b上的精确大气条件。

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不过,他们认为,尽管紫外线辐射可能不是影响生命出现的唯一因素,但不论情况有多复杂也不应仅考虑紫外线辐射本身而将那些可能性归零。

他们总结道:“即使对于那些有着腐蚀过的或者缺氧大气层的行星,在我们模型中M型耀星表面的紫外线辐射仍持续低于所有模拟情况下的早期地球的辐射”

“因此,在我们研究生命的过程中与其把这些天体排除在外,不如让他们为研究生命甚至为寻找可能存在于强紫外线表面条件下的替代性声明信号提供一种有趣的环境。”

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. ANDREW MASTERSON-RECOMMENDED- cosmosmagazine-工藤新白

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