參考消息網5月10日報道 據澳大利亞科學預警網站4月19日報道,隨著銀河系中已確認的系外行星數量不斷增加,我們可以更加挑剔地對待我們為尋找生命跡象而選擇的目標。
德國馬克斯·普朗克太陽系研究所的安娜·夏皮羅領導的一個天文學家小組縮小了選擇范圍。
根據一項新的分析,圍繞金屬含量較低的類日恒星運轉的類地系外行星更有可能免遭有害紫外線(UV)的輻射。
暴露在這些輻射中,基因可能會受損,從而妨礙生命。
這似乎違反直覺,因為金屬含量較低的恒星會發出更多紫外線。
但該研究小組的研究表明,一個擁有富氧大氣層的行星也有較厚的臭氧層,這可以給圍繞貧金屬恒星運行的行星提供更多保護。
他們在論文中寫道:『我們的發現意味著,圍繞金屬含量低的恒星運行的行星是尋找陸上復雜生命的最佳目標』
並非所有恒星都是一樣的。
它們可以是小的、冷的、暗淡的,也可以是大的、熱的、閃耀的。
盡管它們有些基本要素有共同之處,但它們的化學構成可能差異很大。
這是因為,在宇宙歷史的非常早期階段,沒有重元素。
基本上都是氫和氦;第一批恒星就是從這些元素中誕生的。
當這些恒星死亡時,這一劇烈的過程創造了更重的元素,並將這些元素噴射並播撒到太空中,從而被從星際塵埃雲中誕生的新恒星吸收。
這些元素改變了恒星的輻射輸出。
擁有更高比例重於氫和氦的元素的恒星,或者說金屬含量更高的恒星,發出的紫外線輻射要低於由較輕物質構成的恒星。
我們知道,從我們生活在地球上起,紫外線輻射會對DNA造成各種損害,從而傷害脆弱的陸地生物。
紫外線輻射對外星世界宜居性的作用尚未得到探索,因此夏皮羅及其同事以地球為模型進行了研究。
一個從很遠的地方觀察太陽系的外星文明可能會認為地球不適合生命存在。
研究人員說,以我們目前與太陽的距離,短波紫外線(UV-C)和中波紫外線(UV-B)的波段輻射水平『遠高於地球生命可承受的最高水平』。
但我們的大氣層阻擋了大部分輻射:大氣層上部的氧氣吸收了大部分短波紫外線,大氣層中部的臭氧層吸收了中波紫外線。
紫外線輻射涉及臭氧的產生和破壞。
低於240納米的波長會分解氧氣(O2)分子;自由漂浮的單氧原子(O)與氧氣(O2)分子碰撞並結合,形成三原子氧(O3)——也即臭氧。
然而,更長的波長可通過光解離來分解三原子氧(O3)。
由此產生的單氧原子(O)可以重新組合成氧氣(O2)。
有幾個因素可影響恒星的紫外線輸出,包括其金屬含量和溫度。
夏皮羅和她的團隊模擬了圍繞類日恒星運行的類地行星,對影響紫外線輻射的參數進行了微調,看看會對在軌運行的系外行星產生什麼影響。
他們發現,在影響該系外行星的宜居性方面,金屬含量比溫度更重要,但在某種程度上與可能的假設完全相反。
具有較強紫外線輻射的較低金屬含量恒星更有可能存在宜居的行星。
這是因為,紫外線輻射與大氣層中的氧氣相互作用的方式帶來了更好的防護,導致到達系外行星表面的輻射更少。
他說:『矛盾的是,金屬含量較高的恒星在宇宙歷史上出現的時間較晚,而且它在氧氣充足的行星大氣層中發出的紫外線輻射更少,而相關的恒星輻射譜段卻能降低三原子氧的形成,從而提高紫外線的穿透力,使圍繞這些恒星運行的行星上的環境對陸地上的生物圈來說不那麼友好』
他說:『因此,我們發現,圍繞富含金屬的恒星運行的行星表面受到的紫外線輻射比圍繞貧金屬恒星運行的行星表面受到的輻射更強。
因此,金屬含量低的恒星宜居帶中的行星是尋找陸地復雜生命的最佳目標』
目前還不能排除有更高金屬含量的恒星。
但是,用詹姆斯·韋佈空間望遠鏡等儀器對系外行星大氣層進行分析和定性,將有助於科學家弄清楚他們的發現是否在沿著正確的道路前進,使我們朝著在外星世界發現生命跡象再邁進一小步。