簡介：根據(jù)開普勒望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)估計，銀河系內(nèi)存在巨量的類地行星，但對于地球生命研究表明，宜居帶的范圍非常狹窄即銀河系中存在的生命可能比我們之前所以為的更為稀少，新一代望遠(yuǎn)鏡的使用對我們探索生命存在大有裨益。

自從開普勒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入太空之后，更多的系外行星被我們所發(fā)現(xiàn)，目前為止，2918個星系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的行星有3917個，而3368個行星仍不能被確定。在這些中，50顆圍繞著適宜居住的行星區(qū)域，在這里，液態(tài)水存在于行星表面。然而，最近的一個叫做“有限的居住環(huán)境”的研究表明，適合居住的地區(qū)其實沒有那么多。這些研究很大程度上減少了認(rèn)知中“潛在適宜居住”的行星的數(shù)量。

這個研究由在加州大學(xué)河濱分校博士后項目中任職的Edward W. Schwieterman領(lǐng)導(dǎo)，還包括了來自NASA天體生物研究所中的Alternative Earths Team，Nexus for Exoplanet System Science(NExSS)，NASA Goddard Institute for Space Studies

的研究人員。

根據(jù)從前基于開普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)所作出的估計，科學(xué)家表明，銀河里很可能有400億類地行星，并且其中有110億圍繞著類似太陽的橫星，例如G型黃矮星。其他研究表明，隨著我們用于定義適宜生存的區(qū)域的參數(shù)的變化，行星的數(shù)量可以達(dá)到600億甚至1000億。

十分令人激動的是，這些結(jié)果很大程度上說明銀河系是充滿了生命的。然而，這個結(jié)果受到了更近的關(guān)于系外行星的研究（特別是關(guān)于圍繞紅矮星公轉(zhuǎn)的潮汐鎖定的行星）的質(zhì)疑。另外，關(guān)于地球生命演化的研究表明只有水或氧氣是不能保證生命的出現(xiàn)的，Schwieterman和他的同事認(rèn)為，二氧化碳和一氧化碳對于生命的產(chǎn)生同樣重要。

雖然過多的二氧化碳和一氧化碳對于生命有害，但缺乏這些化合物會阻礙早期原核生物的出現(xiàn)。根據(jù)地球生物所給出的線索，這樣的基本生命形態(tài)對于后期向著依賴氧氣生存的更復(fù)雜的生物進(jìn)化是至關(guān)重要的。因此，為了考慮到上述因素，Schwieterman和他的同事們試圖修正適宜居住的區(qū)域的范圍。

年輕的紅矮星的劇烈爆發(fā)會使得原本適宜的區(qū)域不再適合行星存在下去。

實際上，計算適宜生存的區(qū)域從來都很難。行星表面的溫度除了受到與恒星距離的影響還依賴于它們應(yīng)對大氣的不同機(jī)制（例如溫室效應(yīng)）。適宜生存的區(qū)域通常被定義為有與地球相似的環(huán)境。這意味著一個富含氮，氧，二氧化碳和水，并且收到與地球一樣的地球化學(xué)的碳酸鹽和硅酸鹽的循環(huán)過程（沉淀和風(fēng)化導(dǎo)致硅酸鹽的巖石轉(zhuǎn)為碳酸鹽然后又由于地質(zhì)活動轉(zhuǎn)變回硅酸鹽的過程）的作用的大氣。

這就導(dǎo)致了一個使得大氣中二氧化碳量保持穩(wěn)定的循環(huán)，進(jìn)一步使行星表面溫度升高。并且，越靠近宜居帶的內(nèi)圈，行星表面溫度上升所需要的二氧化碳就越少。Schwieterman在最近的MIT Technology Review中的文章里提到：“但是對于中間和更外層的宜居帶而言，為了維持利于表面液態(tài)水的存在的溫度，大氣中的二氧化碳濃度需要更高一點(diǎn)?！?/span>

系外行星 Kepler 62f需要富于二氧化碳的大氣以維持液態(tài)水

Schwieterman的團(tuán)隊以Kepler-62f為例子，它位于距離地球990光年處，就像一個巨大的圍繞著K型恒星（比太陽稍小稍暗）的地球，它距離K型恒星與金星距離太陽的距離幾乎一樣，但是K型恒星更低的質(zhì)量說明Kepler-62f位于宜居帶更外圈的位置。當(dāng)在2013年被發(fā)現(xiàn)時，它被認(rèn)為是一個如果有充足的溫室效應(yīng)就很可能存在生命的地方。然而，Schwieterman的團(tuán)隊計算得出在這里，生命的形成需要比地球多1000倍的二氧化碳。

但是，這樣大量的二氧化碳又對生命有害，所以即使有充足的液態(tài)水，Kepler-62f 也很難適合生命居住。Schwieterman與同事們因此認(rèn)為宜居帶比以前所認(rèn)為的要窄上4倍。高濃度的一氧化碳。這進(jìn)一步限制了紅矮星（宇宙中百分之75的恒星）的宜居帶以及最可能找到類地行星的范圍

一個描述宜居帶邊界及其如何受到恒星種類影響的圖像

就像Schwieterman 所說的一樣：我們不期望發(fā)現(xiàn)環(huán)繞M型矮星的行星或潛在的宜居帶外圈的行星上有智慧生命體或技術(shù)印記，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地展示了什么是“潛在宜居帶”。

更復(fù)雜一點(diǎn)的說法是，這個研究進(jìn)一步限制了宜居帶行星的范圍。在2019年，研究證明紅矮星系統(tǒng)不一定有使得生命形成的原料，并且紅矮星沒有足夠的允許光合作用發(fā)生的光子。這些都表明宇宙中實際存在其他生命的可能比想象中更小，但是宜居帶的范圍仍需要進(jìn)一步確認(rèn)。

幸運(yùn)的是，隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展，我們得到確認(rèn)的那一天不會太遠(yuǎn)。 前沿的望遠(yuǎn)鏡包括James Webb Space Telescope (JWST), Extremely Large Telescope (ELT) 和 Giant Magellan Telescope(GMT)，它們和其他先進(jìn)的儀器被認(rèn)為可以進(jìn)行更深入的研究和進(jìn)一步描述系外行星的特點(diǎn)。到那時，我們將知道更多關(guān)于其他生命體的信息。

BY: Matt Williams

FY: 7cHL

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：https://www./141658/complex-life-might-require-a-very-narrow-habitable-zone/

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