剧烈的太空天气可能会限制附近系外行星上的生命

比邻星的活动可能过于剧烈,以至于其行星无法孕育外星生命。
Artist's impression of flare from our neighboring star Proxima Centauri ejecting material onto a nearby planet.
艺术家描绘了邻近的恒星比邻星发出的耀斑,将物质喷射到一颗近距离行星上。Mark Myers/OzGrav

地球经常忍受来自太阳的高能喷发,有时甚至会引发被称为极光的、不断变化的彩色舞动光幕。但是,其他太阳系中类似的剧烈喷发是否会让遥远的星球不适合生命生存呢?

今年早些时候,天文学家们证实,在离我们太阳最近的、距离4.2光年的、寒冷微弱的红矮星比邻星周围,确实有两颗类地行星在绕其运行。其中一颗行星,比邻星b,正处于其恒星的宜居带内,那里的温度可能允许液态水在其表面存在。

在一项今天发表在《天体物理学杂志》上的新研究中,研究人员使用了一套光学望远镜,包括NASA的凌日系外行星巡天卫星(TESS)以及澳大利亚的天文射电望远镜,如澳大利亚平方公里阵列路径查找器(ASKAP)和西澳大利亚大学的扎德科望远镜,连续11个夜晚观测了这些恒星。高能量的太阳喷发由于地球的磁层,在这里通常是无害的,但研究团队很好奇它们在其他系统中可能是什么样子。在没有磁场保护的行星上,所有这些能量很容易就能摧毁生命。

“我们认为比邻星将是一个很好的实验室,可以用来理解这些现象,”主要作者Andrew Zic说,他在悉尼大学进行这项研究。果然,他们捕捉到了一个太阳耀斑和一系列射电爆发。同时进行的观测使研究团队能够将这两个事件联系起来;据Zic说,它们不相关的概率小于1/128,000。

红矮星是非常活跃的恒星,充满活力,并向太空发射灼热的能量脉冲。Zic说,太阳耀斑通常伴随着巨大的恒星物质气泡的释放,称为日冕物质抛射(CME)。这些发现有力地表明,围绕这类恒星(宇宙中最普遍的恒星类型)的行星很可能在亿万年中遭受强大的恒星耀斑和等离子体喷射的严重打击,从而削弱了其表面可能存在某种生命形式的希望。

虽然地球受到强烈的太阳等离子体冲击,但地球的磁场为我们提供了保护。而绕我们太阳系最近邻居运行的系外行星是否拥有类似的保护层,仍然是一个悬而未决的问题。

“我们认为这是非常好的迹象,我们第一次看到了来自比邻星的类太阳射电爆发活动,表明恒星周围可能正在发生太空天气事件,”Zic说。

然而,日冕物质抛射在观测上很难捕捉,并非所有人都确信该团队确实探测到了一个。其特征性的射电噪声爆发表明它是一种IV型爆发——以其持续时间长而闻名。马萨诸塞大学洛厄尔分校(University of Massachusetts at Lowell)的太阳物理学家Ofer Cohen(未参与该研究)表示,“耀斑显然在那里,但不能保证CME是从恒星发出的。”在他看来,II型射电爆发将是证实CME的更好证据,因为它表明了恒星喷发前方存在的冲击波。

“这篇论文描述了一个观测和一个解释。观测看起来还可以,但你可能会争辩说,解释可能超出了我们实际上可以根据它得出的结论,”Cohen补充道。

Zic同意,在比邻星等活跃恒星周围发现II型爆发的前景非常令人兴奋。“那将是一次真正令人兴奋的探测,因为你可以真正地分辨出日冕物质抛射的一些细节。”另一方面,如果日冕物质抛射就像子弹离开枪膛,那么“IV型爆发有点像枪膛冒出的烟。”

尽管这不是红矮星CME的直接证据,但它是迄今为止来自另一颗恒星的类太阳射电爆发的最有力的证据。如果属实,它可能意味着我们最近的星系中生命存在的几率较低。但情况尚未完全明朗。像Zic这样的研究人员希望能够探测到类似的事件,以便绘制出太空天气对我们太阳系以外的太阳系产生的剧烈影响。

 

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Paola Rosa-Aquino 是一位自由记者,报道科学和环境。她出生并成长于波多黎各,四年多来一直撰写关于太空、气候变化和环境正义的文章,自2019年起一直担任《Popular Science》杂志的太空专栏撰稿人。


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