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谈论一颗恒星的生命听起来可能有点奇怪,但是恒星确实要经历类似于出生、成熟甚至死亡的过程。
恒星的生命是一种持续的斗争,斗争双方是试图毁坏恒星的引力以及核聚变所释放的、给气体加热并使其膨胀的能量。不管恒星消耗氢有多快,都是由这两个力的简单平衡决定的。恒星越是巨大,将其聚集在一起的引力就越大,它就必须“燃烧”更多的氢来对抗毁灭。就一颗恒星而言,无疑是一场“自然对营养”的较量。它的命运在其出生那天就已经决定了。
所有恒星都以相同的方式开始,通过将氢转换为氦来产生能量。在这个阶段,一个恒星的能量输出是相当稳定的,附近的一个行星上就可能有发展出生命的机会。最终,核心的氢含量降到足够低,核聚变速度跟着降低。当这种情况出现时,引力就占上风,并导致恒星内核开始收缩。当核心收缩时,它就会变得更热,更密集。接下来会变成什么就取决于恒星的质量了。
对于像太阳的恒星来说,核心达到的热度和密度足以形成一种新的核聚变反应:氦形成碳。这种新的能源使趋势又不利于引力,因而恒星将会膨胀100倍或更大。膨胀后的恒星亮度要比原来高出1000倍,但是其表面温度变得更低,使其呈现出一种微红的颜色。这种恒星是一个“红色巨星”,正在接近其生命的终结。这同样也是围绕该恒星的任何行星上生命的终结。
比太阳要大得多的恒星具有闪亮但更短暂的生命。因为巨型恒星的引力更加强大,它们消耗氢的速度就更快,其稳定阶段仅持续数百万年,而不是数十亿年。在其死亡的挣扎中,一个巨型恒星将短暂闪耀在整个银河系,并烤焦围绕在它周围的任何行星。
但是,哪些恒星具有充足的生命时间?显而易见,首先是类似太阳的恒星。我们的太阳系大约在45亿年之前形成。地球外壳冷却到足以形成液态水之后不久,这个年轻的行星上就开始萌发了生命。科学家已经发现3s亿年之前的微生物化石,更简单的生命形式一定更早就出现了。这个阶段中除了早期以外的大部分时间,太阳为地球上的生命提供了相当稳定的能源。因此,生命需要时间。就我们人类的形成情况而言,需要数十亿年的时间。
显而易见,巨型恒星不可能容纳承载生命的行星。由于只有数百万年的稳定寿命,生命完全不可能有机会进化。
当今太空生物学家思考的一个有趣的问题是:比太阳要小得多的恒星是否能支持有生命的行星?许多年以来,传统的理论都是否定回答。推理是这样来的:此类恒星很小,相对比较凉。一个行星为了支持如我们所知生命必需的液态水,可能必须靠近恒星绕行。距离这么近,行星可能被“潮汐锁定”到恒星上,就像月亮被锁定到地球上一样。正如月亮只能将一侧朝向地球,潮汐锁定的行星也总是只有一侧面向它的恒星,行星的另一侧就永远是黑夜。此类行星将具有两个气候区:一面是光亮、荒芜的沙漠区,一面是黑暗、寒冷的冰冻区。
为了给这幅凄凉的图景增加一点元素,有些小恒星也会呈现出巨大的闪光。这些闪光的辐射将会落在行星白昼侧的沙漠带上。
所有的传统理论均认为,我们的太阳系是典型的:一个质量较小的恒星附近会有较小的岩石型行星。但一些行星系统的发现改变了这种图景:我们现在知道恒星附近可以形成比木星还要大的巨型气体行星;一个拥有很厚大气层的大行星,即使被潮汐锁定,也可以将热量分配到黑夜侧,从而防止大气层冰冻,厚厚的大气层还能防止恒星耀斑的侵害;拥有巨型气体行星的小型恒星可能是生命的极佳场所,因为这些恒星拥有充足的生命时间,达到数百亿年。
作为NASA太空生物研究所的一部分,SETI研究所的一群科学家正在重新考虑围绕小恒星的行星上存在生命的可能性。这类恒星是最常见的,而且都很小,3/4以上的都比太阳质量的一半还小。如果此类恒星是可居住行星的适当寄主,那么生命的分布可能比我们原来想象的要广阔多了。
恒星的生命是一种持续的斗争,斗争双方是试图毁坏恒星的引力以及核聚变所释放的、给气体加热并使其膨胀的能量。不管恒星消耗氢有多快,都是由这两个力的简单平衡决定的。恒星越是巨大,将其聚集在一起的引力就越大,它就必须“燃烧”更多的氢来对抗毁灭。就一颗恒星而言,无疑是一场“自然对营养”的较量。它的命运在其出生那天就已经决定了。
所有恒星都以相同的方式开始,通过将氢转换为氦来产生能量。在这个阶段,一个恒星的能量输出是相当稳定的,附近的一个行星上就可能有发展出生命的机会。最终,核心的氢含量降到足够低,核聚变速度跟着降低。当这种情况出现时,引力就占上风,并导致恒星内核开始收缩。当核心收缩时,它就会变得更热,更密集。接下来会变成什么就取决于恒星的质量了。
对于像太阳的恒星来说,核心达到的热度和密度足以形成一种新的核聚变反应:氦形成碳。这种新的能源使趋势又不利于引力,因而恒星将会膨胀100倍或更大。膨胀后的恒星亮度要比原来高出1000倍,但是其表面温度变得更低,使其呈现出一种微红的颜色。这种恒星是一个“红色巨星”,正在接近其生命的终结。这同样也是围绕该恒星的任何行星上生命的终结。
比太阳要大得多的恒星具有闪亮但更短暂的生命。因为巨型恒星的引力更加强大,它们消耗氢的速度就更快,其稳定阶段仅持续数百万年,而不是数十亿年。在其死亡的挣扎中,一个巨型恒星将短暂闪耀在整个银河系,并烤焦围绕在它周围的任何行星。
但是,哪些恒星具有充足的生命时间?显而易见,首先是类似太阳的恒星。我们的太阳系大约在45亿年之前形成。地球外壳冷却到足以形成液态水之后不久,这个年轻的行星上就开始萌发了生命。科学家已经发现3s亿年之前的微生物化石,更简单的生命形式一定更早就出现了。这个阶段中除了早期以外的大部分时间,太阳为地球上的生命提供了相当稳定的能源。因此,生命需要时间。就我们人类的形成情况而言,需要数十亿年的时间。
显而易见,巨型恒星不可能容纳承载生命的行星。由于只有数百万年的稳定寿命,生命完全不可能有机会进化。
当今太空生物学家思考的一个有趣的问题是:比太阳要小得多的恒星是否能支持有生命的行星?许多年以来,传统的理论都是否定回答。推理是这样来的:此类恒星很小,相对比较凉。一个行星为了支持如我们所知生命必需的液态水,可能必须靠近恒星绕行。距离这么近,行星可能被“潮汐锁定”到恒星上,就像月亮被锁定到地球上一样。正如月亮只能将一侧朝向地球,潮汐锁定的行星也总是只有一侧面向它的恒星,行星的另一侧就永远是黑夜。此类行星将具有两个气候区:一面是光亮、荒芜的沙漠区,一面是黑暗、寒冷的冰冻区。
为了给这幅凄凉的图景增加一点元素,有些小恒星也会呈现出巨大的闪光。这些闪光的辐射将会落在行星白昼侧的沙漠带上。
所有的传统理论均认为,我们的太阳系是典型的:一个质量较小的恒星附近会有较小的岩石型行星。但一些行星系统的发现改变了这种图景:我们现在知道恒星附近可以形成比木星还要大的巨型气体行星;一个拥有很厚大气层的大行星,即使被潮汐锁定,也可以将热量分配到黑夜侧,从而防止大气层冰冻,厚厚的大气层还能防止恒星耀斑的侵害;拥有巨型气体行星的小型恒星可能是生命的极佳场所,因为这些恒星拥有充足的生命时间,达到数百亿年。
作为NASA太空生物研究所的一部分,SETI研究所的一群科学家正在重新考虑围绕小恒星的行星上存在生命的可能性。这类恒星是最常见的,而且都很小,3/4以上的都比太阳质量的一半还小。如果此类恒星是可居住行星的适当寄主,那么生命的分布可能比我们原来想象的要广阔多了。