恆星風可能對 TRAPPIST-1 行星上的生命不利

兩項新研究表明,該星系潛在的可居住行星可能很久以前就失去了大氣層

TRAPPIST-1 星系的藝術家插圖,該星系包含七顆大致地球大小的行星,圍繞一顆紅矮星執行。這顆恆星快速自轉併產生高能紫外線輻射耀斑和強烈的粒子風。兩個研究團隊表示,這顆紅矮星的行為使得一般認為在宜居帶內良好執行的三顆行星能夠支援生命的可能性大大降低。

兩項新研究報告稱,TRAPPIST-1 星系中潛在的類地行星可能並不那麼適宜生命存在。

新的研究表明,來自其宿主恆星的強烈輻射和粒子流可能對所有這七個世界造成了巨大的影響,即使是那些表面上位於“宜居帶”內的三個世界,在宜居帶內,液態水理論上可以在行星表面存在。

其中一項研究的共同作者 Avi Loeb 在一份宣告中說:“由於恆星輻射的猛烈襲擊,我們的結果表明 TRAPPIST-1 星系行星上的大氣層將很大程度上被摧毀。” [認識 TRAPPIST-1 的 7 顆地球大小的行星]


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哈佛大學天文系主任兼哈佛-史密森天體物理中心 (CfA) 的 Loeb 補充說:“這將損害生命形成或持續存在的機會。”

2016 年 5 月,天文學家宣佈發現了三顆大致地球大小的行星圍繞紅矮星 TRAPPIST-1 執行,TRAPPIST-1 的質量僅為太陽的 8%,距離地球約 39 光年。進一步的觀測表明,這顆恆星擁有七顆岩石行星,其中三顆似乎在宜居帶 (HZ) 內執行。

但 Loeb 和該研究的主要作者、哈佛大學的 Manasvi Lingam 強調,僅僅位於宜居帶並不一定使行星適宜居住;還涉及許多其他因素。

其中一個因素是恆星輻射。TRAPPIST-1 非常暗淡,因此其宜居帶非常靠近;即使是最遙遠的 TRAPPIST-1 世界也僅在距離恆星約 560 萬英里(900 萬公里)左右的軌道上執行。(相比之下,地球太陽系中最內側的行星水星平均距離太陽 3600 萬英里,即 5800 萬公里。)

Lingam 和 Loeb 說,由於這種接近性,TRAPPIST-1 行星很可能受到輻射的轟擊。他們的建模工作表明,這些世界接收到的紫外線 (UV) 輻射通量遠高於地球——事實上,如此之多,以至於這些系外行星的大氣層可能已被剝離。

對於 比鄰星 b 來說,同樣的道理也成立,比鄰星 b 是一顆潛在的類地世界,圍繞一顆距離地球僅 4.3 光年的紅矮星執行。

Lingam 和 Loeb 在他們本月發表在 《國際天體生物學雜誌》上的研究中寫道:“與地球-太陽系相比,M 矮星 [紅矮星的另一個名稱] 周圍宜居帶中的地球大小的行星可能不太可能適宜居住,可能相差幾個數量級。”

第二項研究由來自 CfA 和馬薩諸塞大學洛厄爾分校的研究人員領導,得出了類似的結論。該團隊的建模工作表明,恆星風——從恆星不斷流出的粒子流——對 TRAPPIST-1 世界施加的壓力是太陽風對地球施加壓力的 1,000 到 100,000 倍。

但情況變得更糟。研究人員發現,由於 TRAPPIST-1 星系非常緊密,恆星的磁場可能與行星的磁場連線起來,使得恆星風粒子直接流入世界的大氣層。這可能導致了大氣退化,甚至這些世界可能已經完全失去了空氣。

CfA 的研究負責人 Cecilia Garraffo 在同一份宣告中說:“地球的磁場就像一個盾牌,可以抵禦太陽風潛在的破壞性影響。” “如果地球離太陽更近,並且像 TRAPPIST-1 星那樣受到粒子流的襲擊,我們的行星盾牌將很快失效。”

Garraffo 領導的研究已發表在《天體物理學雜誌快報》上;您可以在線上預印本網站 arXiv.org 上閱讀。

研究人員堅持認為,雖然這些結果對於希望 TRAPPIST-1 星系中存在生命的人們來說不是好訊息,但它們並沒有排除這種可能性。

Garraffo 的合著者 Jeremy Drake 也來自 CfA,他在同一份宣告中說:“我們絕對不是說人們應該放棄在紅矮星周圍尋找生命。” “但我們的工作和我們同事的工作表明,我們也應該儘可能多地將目標對準更像太陽的恆星。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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