M型红矮星：生命的温床？

<P align=center> </P><P align=center>M型红矮星（M dwarf）周围可能是太阳系外最适宜生命存活的地方了</P><p>　　撰文 李&#183;比林斯（Lee Billings）</P><p>　　翻译 李宁曦</P><p>　　M型红矮星（M dwarf）周围可能是太阳系外最适宜生命存活的地方了。M型红矮星的质量和光度一般只有太阳的几分之一，数量却是与太阳类似的恒星的10倍以上。就像露营者喜欢围绕着火堆一样，行星要想获得适宜生命存活的温度，轨道必须离M型红矮星很近。由于这个特点，研究人员相对比较容易找到满足要求的行星。而由于M型红矮星数量众多，我们周围可供研究的对象也很充足。</P><p>　　越来越多的天文学家正加入到相关的探索中来。目前，已有多个独立项目正在监测太阳系周边的M型红矮星，大量望远镜和人造卫星都试图找到围绕这些M型红矮星旋转的行星。此外，NASA预计于2017年发射的“系外行星凌星观测卫星”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）也将参与到探索中来。通过这些努力，人类肯定会在不久的未来发现可能适宜生命存活的M型红矮星的行星。我们最终能否证明这些行星真的适宜生命存活呢？前景似乎并不明朗。虽然行星与M型红矮星的距离近，有利于我们找到它们，但靠得太近也可能不利于生命的生存。</P><p>　　M型红矮星系行星易于发现但难有生命的三个理由：</P><p>　　<strong>晃动与潮汐力</STRONG> </P><p>　　由于行星的引力拖曳，恒星会周期性地来回晃动，有一些行星就是天文学家通过这个特征发现的。M型红矮星的这种晃动相当明显：位于宜居带内的一颗地球大小的行星，就能使红矮星产生可观测到的每秒移动数米的晃动；并且这种晃动再次出现的间隔仅为数月，有时甚至短至数周。而相比之下，太阳的这种晃动不仅频率低得多，而且幅度也小到难以辨认。那为什么说，这些行星不适宜生命存活呢？由于宜居行星离M型红矮星较近，潮汐力很可能会减慢行星的自转速度，使得行星的自转周期和公转周期相同。这样，行星的一个半球总是面朝恒星，而另一个半球却总是背对恒星，就像月球和地球那样。在最糟糕的情形下，背对恒星的半球温度极低，整颗行星的空气和水都凝结成固态，形成覆盖行星表面的冰盖。如此一来，生命就无法存活了。</P><p>　　<strong>暗影与狂暴的炫光 </STRONG></P><p>　　我们也可以通过观察行星遮挡它们的恒星时发生的凌星现象，来定位此类行星。由于行星与M型红矮星的距离很近，因此与较大的恒星相比，M型红矮星发生凌星时，被遮挡的光线更多，也更易观测到。然而由于M型红矮星远比太阳这样的恒星黯淡，恒星黑子和耀斑会使它的亮度发生剧烈波动，并让绕其旋转的行星处于一个充斥着X射线和紫外辐射的环境中。这类变幻无常的辐射对行星的气候和生物圈来说，无疑是一场浩劫。而且，和狂暴的M型红矮星贴得这么近，行星的大气也会被剧烈的耀斑活动侵蚀掉。</P><p>　　<strong>长寿与漫长的“童年期”</STRONG> </P><p>　　宇宙中的M型红矮星如此之多，是因为它们的寿命远比其他恒星长。M型红矮星比一般的恒星小，进行核聚变时更缓慢、更节俭，因此寿命也更长，这也使得M型红矮星数量一直呈现增长的趋势。不过，由于质量小、引力弱，长寿的M型红矮星在最初形成时，也必须经历一个漫长的过程。从气体星云的坍缩开始，M型红矮星要经历数亿年的原恒星时期。而绕其旋转的行星，很可能是在原恒星时期，历经千万年形成的。这段时间恰恰是恒星十分炽热的时期，很可能在M型红矮星完全形成之前，原恒星的光和热早已将行星烤焦。而对于一个没有“生命之水”的星球，生命的存在只能是一种侈谈。</P><p>　　（本文原载于《环球科学》2015年6月号）</P><p>　　<strong>【未经环球科学杂志社授权许可，任何组织、机构或个人不得对本栏目下作品实施转载、摘编或其他任何形式的使用行为，违者将追究其法律责任。】</STRONG></P><P align=center></P><br />