太阳系并非最宜居的家园？

这张图片比较了银河系中G型恒星、M型恒星和K型恒星的不同特征。 图片来源：NASA官网

本报记者 刘霞

天文学家通常在位于恒星“宜居带”内的行星上搜寻地外生命的“蛛丝马迹”。“宜居带”指恒星周围一定距离范围，在此范围内，行星表面温度适中，水能以液态形式存在于行星表面，生命得以孕育。

但据美国国家航空航天局（NASA）官网近日报道，经过30年恒星调查，一种新兴观点浮出水面。该观点认为，宇宙中存在“金凤花恒星”（金凤花姑娘是美国传统的童话角色，她喜欢不冷不热的粥、不软不硬的椅子等一切“刚刚好”的东西，所以，美国人常用“金凤花姑娘”形容“刚刚好”。），其表面既不太热也不太冷，最重要的是，拥有环境适宜、“性情温和”、适合生命生存的行星。这些“金凤花恒星”其实才是搜寻生命的最佳地点。

银河系主要存在三类恒星

鉴于太阳已哺育滋养地球生命近40亿年，因此，传统观点认为，像太阳这样的恒星是寻找其他潜在宜居星球的主要候选者。但美国宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学的爱德华·吉南认为，温度和亮度比太阳稍低的K型矮星才是真正的“应许之地”，是最适合孕育高级生命的“宜居恒星”。

银河系主要存在三类恒星：G型类日恒星；质量比太阳小、温度比太阳低的K型矮星；比K型矮星更暗、温度更低的M型红矮星。银河系恒星中，M型红矮星数量最多，约占73%；G型恒星最少，约占6%；K型矮星居中，约占13%。

吉南说：“这三种恒星中，K型矮星占据‘最好位置’，其特性介于更罕见、更明亮、但寿命更短的G型恒星和更常见的M型红矮星之间。K型矮星，尤其是表面温度较高的K型矮星，拥有最好的恒星环境。”

K型矮星相对更“温柔”

对于寻找系外生命而言，为什么K型矮星才是最佳之选呢？吉南解释说，K型矮星是银河系中的“金凤花恒星”，其数量、寿命及辐射量相对来说都“刚刚好”。

首先，K型矮星的数量是G型恒星的3倍，距太阳100光年范围内约有1000颗K型矮星，是探索系外生命的主要对象。

此外，K型矮星的寿命从150亿年到450亿年不等。相较之下，太阳的寿命只有100亿年，而太阳目前已走过“前半生”。鉴于太阳的演化速度相对较快，再过10亿或20亿年，地球基本将不再宜居。因为约10亿年后，地球将处于太阳宜居带内温度更高的边缘，随着太阳变得越来越热、越来越亮，其宜居带会逐渐外移。最终，地球将失去大气和海洋，变得干燥无比。在地球90亿岁时，太阳将膨胀成一颗红巨星，吞噬地球。

M型红矮星尽管体积较小，却胜在数量众多，寿命更长。遗憾的是，我们知道它们似乎不适宜孕育生命。主要原因在于，M型红矮星表面温度更低，宜居带相对较窄，位于宜居带内的行星距恒星很近，受到的X射线和紫外线辐射极强，强度可能是地球受到太阳辐射强度的上万倍。持续不断的耀斑和日冕物质抛射会抛出大量等离子体和高能粒子，轰击其行星。这样一来，红矮星“宜居带”内行星会被“烤干”，在其生命早期就失去大气层，无法演化成宜居星球。

而K型矮星相对来说更“温柔”一点，没有活跃的磁场产生强X射线和紫外线辐射以及高能爆发，因此，它们爆发耀斑的频率很低，其行星受到的致命X射线辐射也弱得多。

“金凤花计划”得出结论

吉南和同事斯科特·恩格尔等人携手开展了名为“金凤花计划”的研究项目。在该项目中，吉南团队使用哈勃太空望远镜、钱德拉X射线天文台和XMM-牛顿卫星观测了各种类型的恒星。依据这些观测数据，他们确定了这些恒星的年龄、自转速度、X射线—紫外线辐射和耀斑活动之间的关系。

他们抽样观测了一些温度较低的G型恒星和K型矮星。哈勃望远镜对氢气产生的紫外线极为敏感，他们据此评估了约20颗K型矮星产生的辐射。吉南表示：“哈勃望远镜是目前唯一能进行此类观测的望远镜。”

在观测的K型矮星中，包括开普勒-442、鲸鱼座的天仑五和波江座的天苑四。后两颗恒星是“奥兹玛计划”的探索目标，奥兹玛计划始于20世纪50年代，是首个尝试探测外星文明无线电信号的计划。

吉南表示：“值得注意的是，开普勒-442非常重要，因为它拥有最好的‘金凤花’行星Kepler-442b，这颗岩石行星的质量超过地球的两倍。”