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Study: Nearest exoplanets could host life

当人们发现岩石状的类地行星在离我们最近的一些恒星的宜居带中运行时,人们对系外行星的兴奋程度直线上升,直到高水平的辐射轰击这些行星,生命的希望破灭。

比邻星b距地球只有4.24光年,它受到的x射线辐射是地球的250倍,在其表面可能会经历致命的紫外线辐射。生命怎么能在这样的轰炸中存活下来呢?康奈尔大学的天文学家说,生命已经在这种猛烈的辐射下存活了下来,他们有证据:你。

围绕M颗恒星的强烈辐射环境可能有利于类似地球年轻版本的宜居星球。

Lisa Kaltenegger和Jack O ‘Malley-James在4月9日发表于《皇家天文学会月刊》上的一篇新论文中提出了他们的观点:“早期地球的教训:UV表面辐射不应该限制活跃M星系的宜居性。”柯廷格是艺术与科学学院天文学副教授,康奈尔大学卡尔萨根研究所所长。

今天地球上所有的生命都是由那些在比Proxima-b和其他附近系外行星目前承受的更强的紫外线照射下繁衍生息的生物进化而来的。40亿年前的地球是一片混乱、辐射、炽热的混沌。然而,尽管如此,生命还是在某种程度上获得了立足点,然后得到了扩展。

Kaltenegger和O ‘Malley-James认为,同样的事情可能正在一些离我们最近的系外行星上发生。研究人员模拟了离地球最近的四颗可能适宜居住的系外行星的表面紫外线环境:Proxima-b、TRAPPIST-1e、Ross-128b和LHS-1140b。

这些行星围绕小红矮星运行,与我们的太阳不同,这些小红矮星经常耀斑,使它们的行星沐浴在高能紫外线辐射中。虽然目前还不清楚围绕这些燃烧的恒星运行的行星表面究竟存在何种情况,但我们知道,这种耀斑具有生物学上的破坏性,可以导致行星大气的侵蚀。高水平的辐射会导致像核酸这样的生物分子发生变异,甚至关闭。

O ‘Malley-James和Kaltenegger对不同的大气成分进行了建模,从类似于今天地球的大气,到“被侵蚀”和“缺氧”的大气——那些大气非常稀薄,不能很好地阻挡紫外线辐射的大气,以及那些没有臭氧保护的大气。模型显示,随着大气稀薄和臭氧水平下降,更多的高能紫外线辐射到达地面。研究人员将这些模型与地球从近40亿年前到今天的历史进行了比较。

虽然模拟的行星接收到的紫外线辐射比我们今天太阳发出的要高,但这明显低于39亿年前地球接收到的紫外线辐射。

“考虑到早期地球上有人居住,”研究人员写道,“我们的研究表明,紫外线辐射不应该成为M星行星宜居性的限制因素。”我们最近的邻近星球仍然是寻找太阳系外生命的有趣目标。”

另一个相反的问题出现在围绕非活动M星运行的行星上,这些行星的辐射通量特别低:生命的进化是否需要早期地球的高水平辐射?

为了判断不同辐射涌入率的星球是否适合居住,研究人员评估了嗜极微生物耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans)在不同紫外线波长下的死亡率。

并不是所有波长的紫外线辐射也同样有害生物分子:例如,写研究人员,“紫外线辐射的剂量360(纳米)需要三个数量级高于260年辐射剂量(纳米)产生类似这种生物人口的死亡率。”

研究人员指出,地球上的许多生物都采用生存策略——包括保护色素、生物荧光,以及生活在土壤、水或岩石下——来应对可能被其他星球上的生物模仿的高水平辐射。如果没有望远镜能够探测到的那种大气生物特征,在遥远的行星上发现地下生命将会更加困难。

“地球上生命的历史为我们提供了丰富的信息,关于生物学如何克服我们认为是敌对的环境的挑战,”O ‘Malley-James说。

柯廷安说:“我们的研究表明,在寻找其他星球上的生命时,我们最近的星球是值得探索的迷人目标。”

研究人员得到了西蒙基金会的资助。

琳达·格拉泽(Linda B. Glaser)是艺术与科学学院的专职作家。

康奈尔纪事报
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