恒星风可能对 TRAPPIST-1 行星上的生命不利

两项新研究表明,该星系潜在的可居住行星可能很久以前就失去了大气层

TRAPPIST-1 星系的艺术家插图,该星系包含七颗大致地球大小的行星,围绕一颗红矮星运行。这颗恒星快速自转并产生高能紫外线辐射耀斑和强烈的粒子风。两个研究团队表示,这颗红矮星的行为使得一般认为在宜居带内良好运行的三颗行星能够支持生命的可能性大大降低。

两项新研究报告称,TRAPPIST-1 星系中潜在的类地行星可能并不那么适宜生命存在。

新的研究表明,来自其宿主恒星的强烈辐射和粒子流可能对所有这七个世界造成了巨大的影响,即使是那些表面上位于“宜居带”内的三个世界,在宜居带内,液态水理论上可以在行星表面存在。

其中一项研究的共同作者 Avi Loeb 在一份声明中说:“由于恒星辐射的猛烈袭击,我们的结果表明 TRAPPIST-1 星系行星上的大气层将很大程度上被摧毁。” [认识 TRAPPIST-1 的 7 颗地球大小的行星]


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哈佛大学天文系主任兼哈佛-史密森天体物理中心 (CfA) 的 Loeb 补充说:“这将损害生命形成或持续存在的机会。”

2016 年 5 月,天文学家宣布发现了三颗大致地球大小的行星围绕红矮星 TRAPPIST-1 运行,TRAPPIST-1 的质量仅为太阳的 8%,距离地球约 39 光年。进一步的观测表明,这颗恒星拥有七颗岩石行星,其中三颗似乎在宜居带 (HZ) 内运行。

但 Loeb 和该研究的主要作者、哈佛大学的 Manasvi Lingam 强调,仅仅位于宜居带并不一定使行星适宜居住;还涉及许多其他因素。

其中一个因素是恒星辐射。TRAPPIST-1 非常暗淡,因此其宜居带非常靠近;即使是最遥远的 TRAPPIST-1 世界也仅在距离恒星约 560 万英里(900 万公里)左右的轨道上运行。(相比之下,地球太阳系中最内侧的行星水星平均距离太阳 3600 万英里,即 5800 万公里。)

Lingam 和 Loeb 说,由于这种接近性,TRAPPIST-1 行星很可能受到辐射的轰击。他们的建模工作表明,这些世界接收到的紫外线 (UV) 辐射通量远高于地球——事实上,如此之多,以至于这些系外行星的大气层可能已被剥离。

对于 比邻星 b 来说,同样的道理也成立,比邻星 b 是一颗潜在的类地世界,围绕一颗距离地球仅 4.3 光年的红矮星运行。

Lingam 和 Loeb 在他们本月发表在 《国际天体生物学杂志》上的研究中写道:“与地球-太阳系相比,M 矮星 [红矮星的另一个名称] 周围宜居带中的地球大小的行星可能不太可能适宜居住,可能相差几个数量级。”

第二项研究由来自 CfA 和马萨诸塞大学洛厄尔分校的研究人员领导,得出了类似的结论。该团队的建模工作表明,恒星风——从恒星不断流出的粒子流——对 TRAPPIST-1 世界施加的压力是太阳风对地球施加压力的 1,000 到 100,000 倍。

但情况变得更糟。研究人员发现,由于 TRAPPIST-1 星系非常紧密,恒星的磁场可能与行星的磁场连接起来,使得恒星风粒子直接流入世界的大气层。这可能导致了大气退化,甚至这些世界可能已经完全失去了空气。

CfA 的研究负责人 Cecilia Garraffo 在同一份声明中说:“地球的磁场就像一个盾牌,可以抵御太阳风潜在的破坏性影响。” “如果地球离太阳更近,并且像 TRAPPIST-1 星那样受到粒子流的袭击,我们的行星盾牌将很快失效。”

Garraffo 领导的研究已发表在《天体物理学杂志快报》上;您可以在在线预印本网站 arXiv.org 上阅读。

研究人员坚持认为,虽然这些结果对于希望 TRAPPIST-1 星系中存在生命的人们来说不是好消息,但它们并没有排除这种可能性。

Garraffo 的合著者 Jeremy Drake 也来自 CfA,他在同一份声明中说:“我们绝对不是说人们应该放弃在红矮星周围寻找生命。” “但我们的工作和我们同事的工作表明,我们也应该尽可能多地将目标对准更像太阳的恒星。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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