巨型太陽耀斑? 圖片來源：Peter Jurik / stock.adobe.com

美國西北大學(xué)的一項研究表明，盡管行星主星發(fā)出的恒星耀斑猛烈且不可預(yù)測，但并不一定會阻止生命的形成，而且可能有助于發(fā)現(xiàn)它。這項研究近日發(fā)表在《自然—天文學(xué)》上。

恒星耀斑是由恒星發(fā)出的，是磁成像的突然閃光。在地球上，太陽耀斑有時會破壞衛(wèi)星和干擾無線電通信。在宇宙的其他地方，強烈的恒星耀斑也有能力消耗和破壞大氣氣體，如臭氧。如果沒有臭氧，有害程度的紫外線輻射可以穿透行星的大氣層，從而減少其表面存在生命的機會。

通過將三維大氣化學(xué)和氣候模型與從遙遠恒星觀測到的耀斑數(shù)據(jù)相結(jié)合，西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)現(xiàn)，恒星耀斑可能在行星大氣和可居住性的長期演化中扮演重要角色。

“我們比較了常經(jīng)歷耀斑的行星和沒有經(jīng)歷耀斑的行星的大氣化學(xué)。其長期的大氣化學(xué)差異顯著。”該研究第一作者、西北大學(xué)的Howard Chen說，“持續(xù)的耀斑實際上會使行星的大氣成分達到新的化學(xué)平衡?！?/p>

“我們發(fā)現(xiàn)恒星耀斑可能并不排除生命的存在?！痹撗芯抗餐髡摺⑽鞅贝髮W(xué)溫伯格藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院地球與行星科學(xué)助理教授Daniel Horton補充說。“在某些情況下，耀斑不會侵蝕掉全部大氣臭氧。行星表面的生命可能還有存在的機會。”

所有的恒星，包括太陽，都會爆發(fā)耀斑，或者隨機釋放儲存的能量。對地球人來說幸運的是，太陽耀斑通常對地球的影響很小。

“我們的太陽更像是一個溫和的巨人?！痹撗芯亢献髡?、科羅拉多大學(xué)的天文學(xué)家Allison Youngblood說，“它比較老，不像年輕的小恒星那么活躍。地球也有一個強大的磁場，它使太陽的破壞性風(fēng)偏轉(zhuǎn)?！?/p>

不幸的是，大多數(shù)潛在的宜居系外行星就沒有這么幸運了。對于可能孕育生命的行星來說，它們必須離恒星足夠近，這樣它們的水就不會結(jié)冰——但又不能太近，讓水會蒸發(fā)。

“我們研究了在M和K矮星——宇宙中最常見的恒星——的宜居帶內(nèi)運行的行星?！盚orton說，“這些恒星周圍的宜居帶更窄，因為這些恒星比我們的太陽等恒星更小，也更弱。另一方面，M和K矮星被認為比我們的太陽有更頻繁的耀斑活動，它們潮汐鎖定的行星不太可能有磁場幫助改變恒星風(fēng)?！?/p>

Chen和Horton之前對M矮星系統(tǒng)的長期氣候平均值進行了研究。然而，耀斑發(fā)生的時間跨度為一小時或幾天。雖然這些短暫的時間尺度很難模擬，但合并耀斑的影響對于形成一個更完整的系外行星大氣圖像很重要。研究人員通過將美國宇航局2018年發(fā)射的凌日系外行星衛(wèi)星調(diào)查中的耀斑數(shù)據(jù)納入他們的模型模擬中實現(xiàn)了這一點。

如果這些M和K矮系外行星上存在生命，之前的研究假設(shè)恒星耀斑可能會使生命更容易被發(fā)現(xiàn)。例如，恒星耀斑可以增加指示生命的氣體（如二氧化氮、一氧化二氮和硝酸）的豐度，從難以察覺的水平增加到可探測的水平。

“太空天氣事件通常被視為不利于宜居性?！盋hen說，“但我們的定量研究表明，一些空間天氣實際上可以幫助我們探測可能預(yù)示生物過程的重要氣體信號?！?br>


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