如何给生命挑选一个适宜的恒星?太大太小都不行,太阳是个宝

生命的诞生是一个困难的过程,但是我们通常不知道它到底有多难,每一环节都必须要刚刚好才可以。就连我们头顶的太阳也是一枚非常适宜生命存在的恒星,如果差一点可能我们就不会诞生了。

那……什么样的太阳才是好太阳?

三体星没有生机

《三体》这部小说非常火,大刘在小说中给出的三体星人的家园,一个拥有三个太阳的星系,其实原型就是取自离我们最近的恒星系统——南门二,西方名为半人马座α星。这是由三个恒星组成的三合星系统,“三体”正是取自此意。

这三颗星体中,有两颗与太阳大小相当,一个是1.1倍,一个是0.907倍的太阳质量。这样一来看起来似乎还挺不错的?其实不然,它们俩是相互环绕着彼此旋转运动的,它们的轨道离心率极高,使它们接近时有11 AU而遥远时可达36 AU(天文单位,表示一个日地距离)。

这样的恒星轨道是灾难性的,围绕它俩旋转的行星几乎不可避免地会被最终掉到其中,被彻底烤成灰烬……

不要以为行星一直是安全的,其实行星受到最大的威胁就是来自恒星。就算是我们和平的太阳系可能也曾经发生过类似的事情。天文学家对太阳进行光谱观测时发现太阳上含有锂元素,但是就正常来说在气体云团形成恒星时是不应该有锂的,它们应该集中在行星里才对。

于是天文学家得出了一个令人毛骨悚然的结论——太阳系在早期曾经吞噬过一枚行星,还是一枚不小的行星。它可能是因为轨道与土星、木星等巨行星太近,受引力的牵引而被甩到了太阳中。

这还只是受到的行星的引力扰动就出现如此严重的后果,如果是两个太阳那么大的恒星,其引力扰动足以将附近的所有行星都吞到肚里。

天涯若比邻

那么第三颗呢?它叫半人马座α星C,在中国被称为比邻星,取自“天涯若比邻”这句诗。它距离地球只有4.22光年,是天文上货真价实的邻居。与A和B两个靠的太近的恒星系统不同,比邻星距离它们有足足15,000 AU,是比较安全的,不会因为剧烈的引力扰动出现“易子而食”的现象。

那这里可以作为三体人的美好家园了吗?嗯……其实它也有自己的问题,太小了。

不要被它的名字欺骗了,以为它与牛郎织女星一样是中国人民自古以来就熟知的一枚恒星,其实它在1915年才在南非被发现,因为它实在是太小了,在另外两枚太阳那么大的恒星光芒下昏暗到肉眼无法察觉。

那么它到底有多小呢?据推算实际直径大约是太阳的1/7,或者木星的1.5倍。它的质量大约是太阳的1/8,或者木星的150倍,而它的亮度就只有太阳的0.1%。

小是一个问题吗?如果发光发热不够的话,靠得近一点不就好了么?

是的,距离确实可以弥补光与热的不足,但是有一个致命的问题没法解决——过于频繁的恒星活动。

1989年3月,北美发生过一次超级太阳风暴,使美国国防部的一些卫星瘫痪,加拿大魁北克省和美国新泽西州的供电系统受到破坏,造成的损失超过10亿美元。

太阳风暴是太阳在激烈活动时向外喷射物质,电磁辐射与带电粒子的现象,打在地球上就会产生地磁暴。

而非常不巧的是,恒星越小就是越不稳定,比邻星有很活跃的色球层(chromosphere)活动,在X-光波段可观测到它色球层的喷发,是属于典型的耀星。

而前面说了,因为它的光与热不足,所以必须要足够近才可以进入有条件形成液态水的宜居带。这也就是说它的行星要么太远天寒地冻,要么靠太近经常被喷一脸……

而这些辐射对生命来说是极其致命的,比邻星的行星上不可能存在生命。

那是不是恒星越大就越安全呢?越大就越不容易“喜怒无常”,行星就算离得很远也可以接收到足够的光和热,岂不美哉?

不是……这就是第二个问题所在了——恒星的寿命。

越大越短命

与生活经验不同,恒星不是煤油灯,油越多越持久。恒星的体积越大,聚变就会越剧烈,燃料的消耗速度也就越剧烈。正如拥有太阳质量1/8的比邻星其亮度只有太阳的0.1%一样,质量是太阳2倍的大角星却拥有太阳215倍的亮度。恒星的亮度随着质量的上升呈爆发式增长,230倍太阳质量的R136a1竟拥有约8700000倍太阳亮度!

而我们都知道,浪的越High,死的越快。太阳拥有大约100亿年的寿命,已经熊熊燃烧了48亿年。而这些超级亮的恒星它们的寿命就只有几百万年甚至是不足100万年,这对于生命的演化来说简直就是一个玩笑,要知道北京猿人都曾在这片土地上生存了超过100万年,黑猩猩与我们人属在大约600万年前分道扬镳,最早的恐龙出现在24500万年前,而元初的生命可能是地球诞生后大约10亿年左右的时间出现的,距今已有35亿年了。

所以对于生命来说,一个稳定、足够长寿且不能太暗的恒星非常地重要,科学家经过计算,发现这个最优的大小和太阳差不多,大了短命,小了要命。我们的太阳可真是一个宝贝恒星呢!

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