紫外线触发生命按钮 一起来寻找最有可能孕育生命的行星

tj发表于2018-08-09 00:00:00

迄今为止,科学家已经发现数千颗候选行星。人类如何搜寻外星生命?答案可能是“紫外线法”。研究人员指出来自母星的紫外线达到一定数量,便可按下生命演化的按钮。

系外行星比邻星b艺术概念图

在一项新研究中,科学家用所谓的“紫外线法”,进一步缩小潜在生命行星的范围。研究人员指出来自母星的紫外线达到一定数量,便可触发生命演化的按钮。在此基础上,他们筛选出可能以类地方式孕育生命的系外行星。研究论文刊登在《科学进步》杂志上。

剑桥大学天体物理学家保罗·里默尔表示:“我们已知的生命需要一系列分子结构,在细胞内执行各种功能。这些分子结构包括DNA、RNA、蛋白质和细胞膜。它们由相对简单的构件组成,例如脂肪、核苷酸和氨基酸。长久以来,这些构件的来源便是一个谜。”

开普勒-35AB双星系统

可能存在一颗地表被水覆盖的行星

里默尔指出:“最近,科学家在这方面取得突破,进一步揭示它们如何在早期地球的地表产生。举例来说,用紫外线照射水中的氰化氢(一种天然存在的化合物)同时辅以阴离子(失去电子的原子),例如重亚硫酸盐,便可产生简单的糖。”

如果具备适当条件,氰化氢(原行星盘存在大量氰化氢)和阴离子能够形成很多高浓度的生命构件,但它们需要足够的紫外线才能做到这一点。2015年,一支研究小组通过实验证明,用紫外线照射氰化氢能够产生脂肪、氨基酸和核苷酸,所有这些都是活细胞的重要成分。不过,如果紫外线照射量不够,这种反应便无法发生。 

恒星LHS 1140与超级地球LHS1140b

里默尔和他的小组依此为基础,展开他们的研究。他们将2015年实验的紫外线照射量与开普勒候选行星——可能孕育生命的系外行星——所绕恒星的光线进行比较。他们计算出触发这些化学反应所需的紫外线照射量。符合条件的行星轨道被他们称之为“自然发生区”。

开普勒候选行星的标准是:多岩结构和处在适居区。多岩结构意味着它们的体积低于一个特定上限。适居区意味着它们与母星的距离不能太近,也不能太远,太近将导致液态水蒸发,太远则会让液态水完全冻结。毫无疑问,行星适居性还要满足其它条件,但在无法对潜在宜居行星进行直接观测情况下,多岩结构和适居区成为天文学家的两个主要参考指标。

TRAPPIST-1系统的7颗行星

研究人员发现适居区和自然发生区并不总是重叠。地球之所以孕育出生命是因为在正确的地方出现并且环绕一颗正确的恒星运行。地球的位置固然重要,但如果太阳没有足够的温度,无法产生足够的紫外线,便不可能孕育生命。相比之下,温度较低的恒星无法产生足够的紫外线,也就无法触发“创世过程”。经常爆发耀斑虽然能够产生足够的紫外线,但耀斑对生命具有破坏性。

根据这项新研究,一直被寄予厚望的系外行星Ross 128 b将被排除在外。不过,好消息总是有的。2015年发现的“地球堂兄”开普勒452b既处在适居区,又处在自然发生区。

迄今为止发现的最年轻的系外行星

还不到100万岁,环绕恒星CokuTau 4运行

外星生物可能与地球生命截然不同,但我们不知道它们选择何种形态,因此最合理的选择就是搜寻我们已知的生命形态。里默尔说:“我不知道生命的产生具有多大的偶然性。鉴于我们目前只有地球这一个参考样本,合理的做法就是搜寻与我们最为接近的行星。”

他说:“必要条件和充分条件之间存在一个重要差异。生命构件是必要条件,但可能不是充分条件。即使你能将所有构件混合在一起,几十亿年时间里也可能一无所获。但我们仍要搜寻满足必要条件的行星。”

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