一個有生命星球的“配方”是什么？天文學家還不確定，但除了地球之外還沒有發(fā)現(xiàn)其他任何星球上有生命。但也有一些有根據(jù)的猜測：生命可能需要水、碳和足夠的光和熱來驅(qū)動一個星球，而不是把星球燒成碎片，引力不應(yīng)該太高，大氣也不會造成傷害。但一項新的研究提出了另一個關(guān)鍵因素：需要適量的主要小行星和彗星撞擊。劍橋大學天文學家、研究的主要作者馬克·懷亞特(Mark Wyatt)表示：

當一個較大天體（小行星和彗星等）撞擊行星時，會發(fā)生兩件事：來自該天體的物質(zhì)被添加到行星中，以及撞擊區(qū)域周圍的一些大氣被踢入太空。在真正巨大的撞擊中，比如形成地球衛(wèi)星月球的撞擊，一些大氣層也從地球的另一邊被踢出，這意味著更多的東西丟失了。但這并不意味著一個想成為一個有生命的世界應(yīng)該完全忽略這些影響。如果一顆行星要發(fā)展出被認為是生命所必需的條件，最好是屬于吸收大量主要撞擊的中等類別行星，但不要太多以至于會失去了大氣層。

這是因為行星幾乎需要大氣層中的“揮發(fā)物”來孕育生命，揮發(fā)物是化學物質(zhì)，如水和二氧化碳，可以在低溫下沸騰。我們所知的所有生命都依賴于水和碳來維持基本化學水平，科學家認為，這些化學物質(zhì)的特性，使得它們成為宇宙中任何地方出現(xiàn)生命所必需的。但并不是所有行星都是從必要的揮發(fā)物濃度開始，在生命的早期，恒星要明亮得多。這種額外的光芒足夠熱，足以烘烤該區(qū)域內(nèi)所有行星上松散的塵埃，這些行星將成為恒星的宜居區(qū)（不太熱，不太冷的區(qū)域）。

這些炎熱的早期溫度，可能會剝離塵埃中的水和其他揮發(fā)物，最終成為適合居住的行星。因此，在行星形成和恒星“降溫”之后，這些巖態(tài)行星需要從太陽系的其他地方獲取揮發(fā)物，換句話說，必須要能被一大堆迷路的小天體撞上。研究人員發(fā)現(xiàn)，傳遞揮發(fā)物而不剝離行星大氣層的最佳候選對象是中等大小的天體。研究人員發(fā)現(xiàn)，從60英尺寬(20米)到3300英尺寬(1公里)的小行星和彗星的撞擊在傳遞揮發(fā)物方面非常有效，而且往往會增加更多的大氣，而不是減少更多。

較大的小行星，直徑在1至12英里(2至20公里)之間，能于剝離比所能增加的更多大氣。研究發(fā)現(xiàn)像形成地球衛(wèi)星月球的巨大撞擊，這樣的事件非常罕見，雖然它們可以改變大氣的組成，但不會完全消除它。小的“M型”恒星是最常見的一類恒星，太暗而無法用肉眼看到，其中許多是紅矮星很可能是不適合生生命的候選恒星。這一點意義重大，因為在這類恒星周圍出現(xiàn)了大量可能適合居住的系外行星。對于M型恒星來說，低光度意味著宜居區(qū)比像太陽這樣的恒星來說，距離上更接近恒星。

為了獲得足夠的光線，圍繞M型恒星旋轉(zhuǎn)的類地行星可能必須像水星與太陽的距離一樣接近該恒星。更糟的是，就在一顆小而質(zhì)量低的恒星旁邊，小行星和彗星以更快的速度飛行，并以更戲劇性的速度撞向行星，高速撞擊在剝離大氣方面更加有效。這對生命來說是個壞消息，而且這并不是使這樣的星球上，生命不太可能的唯一因素。牛津大學系外行星大氣專家薩拉·魯格海默(Sarah Rugheimer)表示：圍繞M矮星運行的宜居行星，可能沒有大氣層的原因有很多，包括脫離恒星風，以及行星更靠近它們的宿主恒星。

那么，有生命的希望嗎？

研究人員認為，最終，我們將在[詹姆斯·韋伯太空望遠鏡]發(fā)射后不久用觀察性的方式回答這個問題：圍繞M矮星運行的宜居行星有大氣嗎？我們知道，繞M矮星運行的溫度稍高、體積較大的行星確實有較厚大氣層。但對于可居住的行星來說，這個問題仍然存在：它們能否保持足夠薄的大氣層，就像地球而不是金星那樣？研究的許多結(jié)論都是基于不確定因素：生命在哪里形成？外面的其他恒星系統(tǒng)與太陽系有多少相似之處？沒有參與這項研究的密歇根大學行星形成和水專家埃德溫·伯金(Edwin Bergin)表示：

同意研究的兩位作者觀點，即在這篇研究論文背后的計算中存在他所稱的“重大復雜性”，但呈現(xiàn)的總體趨勢非常有趣，可能是重要的。此前研究表明，地球一開始是從更厚的富含氮大氣開始，但由于撞擊而失去了大部分。本研究的新模型中提出，彗星和小行星的撞擊可能塑造了地球、火星和金星的大氣層。沿著這條路，關(guān)于這項研究如何解釋我們的太陽系，特別是巨大撞擊在這里的作用，還有更多的需要了解。其研究還沒有發(fā)表在同行評議的期刊上，但現(xiàn)已發(fā)表在《arXiv》上。

博科園｜文：Rafi Letzter/Live Science

參考期刊《arXiv》

Cite: arXiv:1910.10731

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