当人们发现岩态类地行星在离我们最近的一些恒星宜居带中运行时,人们对系外行星的兴奋程度直线上升,直到高水平的辐射轰击这些行星,生命的希望破灭。比邻星b距地球只有4.24光年,它受到x射线辐射是地球的250倍,在其表面可能会经历致命的紫外线辐射。生命怎么能在这样的轰炸中存活下来呢?康奈尔大学的天文学家说,生命可能已经在这种猛烈的辐射下存活了下来。LisaKaltenegger和JackO'Malley-James在发表于《皇家天文学会月刊》上的一篇新论文中提出了他们的证据观点。
博科园:柯廷格是康奈尔大学卡尔萨根研究所的天文学副教授和所长,奥马利-詹姆斯是该研究所的研究员。今天地球上所有的生命都是由那些在比Proxima-b(比邻星b)和其他附近系外行星目前承受的更强紫外线攻击下繁衍生息的生物进化而来。40亿年前的地球是一片混乱、辐射、炽热的混沌。然而,尽管如此,生命还是在某种程度上获得了立足点,然后得到了扩展。Kaltenegger和O'Malley-James认为,同样的事情可能正在一些离我们最近的系外行星上发生。
研究人员模拟了离地球最近的四颗可能适宜居住系外行星表面紫外线环境:Proxima-b(比邻星b)、TRAPPIST-1e、Ross-128b和LHS-1140b。这些行星围绕小红矮星运行,与我们的太阳不同,这些小红矮星经常耀斑,使它们的行星沐浴在高能紫外线辐射中。虽然目前还不清楚围绕这些燃烧的恒星运行行星表面究竟存在何种情况,但我们知道,这种耀斑具有生物学上的破坏性,可以导致行星大气的侵蚀。高水平的辐射会导致像核酸这样的生物分子发生变异,甚至关闭。
O'Malley-James和Kaltenegger对不同的大气成分进行了建模,从类似于今天地球的大气,到“被侵蚀”和“缺氧”的大气,这些大气非常稀薄,不能很好地阻挡紫外线辐射,而这些大气又没有臭氧的保护。模型显示,随着大气稀薄和臭氧水平下降,更多的高能紫外线辐射到达地面。研究人员将这些模型与地球从近40亿年前到今天的历史进行了比较。虽然模拟行星接收到的紫外线辐射比我们今天太阳发出的要高,但这明显低于39亿年前地球接收到的紫外线辐射。考虑到早期地球上有人居住,研究人员表示:
我们的研究表明,紫外线辐射不应该成为M星行星宜居性的限制因素,最近的邻近星球仍然是寻找太阳系外生命的有趣目标。另一个相反的问题出现在围绕非活动M星运行的行星上,这些行星的辐射通量特别低:生命进化是否需要早期地球的高水平辐射?为了判断不同辐射涌入率的星球是否适合居住,研究人员评估了嗜极微生物耐辐射球菌(Deinococcusradiodurans)在不同紫外线波长下的死亡率。并不是所有波长紫外线辐射对生物分子的伤害都是一样:例如,360纳米的紫外线辐射剂量需要比260纳米辐射剂量高三个数量级,才能使这种生物种群产生类似的死亡率。
研究人员指出,地球上的许多生物都采用生存策略(包括保护色素、生物荧光,以及生活在土壤、水或岩石下)来应对可能被其他星球上的生物模拟高水平辐射。如果没有望远镜能够探测到的那种大气生物特征,在遥远的行星上发现地下生命将会更加困难。O'Malley-James说:地球上生命的历史为我们提供了丰富信息,关于生物学如何克服我们认为是敌对的环境的挑战。研究表明,在寻找其他星球上的生命时,离地球最近星球是值得探索的迷人目标。