本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
当我们考虑在宇宙中寻找生命时，我们常常会谈到“宜居带”的概念。它通常定义为系外行星环境（或者就此而言，系外卫星环境）可能维持温和气候的条件范围。换句话说；液态水可能存在的地方。
当然，这在很大程度上受到现代地球模板的影响。但是，尽管研究人员已经考虑了更多变化的可能性——例如，在像寒冷的泰坦星这样的地方可能发生的替代生物化学——毫无疑问，告诉我们宇宙中哪里可能出现液态水的金发姑娘带是一个相当不错的起点。
只是存在直接的复杂情况。我最近研究了其中一个复杂情况，即我们到现在为止基本上忽略的基本热力学约束。
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您可以在我的新论文《系外行星可用能：为什么有用功对行星宜居性很重要》中阅读相关内容——该论文即将发表在《天体物理学杂志》上。
这篇研究论文的想法来自一个意想不到的方向。我一直在思考一个经常被引用的事实，即生命系统是熵局部降低的地方。换句话说，生命似乎在与热力学第二定律作斗争，该定律本质上指出你永远不会占上风。散发或利用能量，你最终总是会增加系统的总熵（如果它是真正隔离的）。事实上，整个宇宙似乎都在不断增加其熵——总体上变得更加无序。生命系统并没有真正违反这条规则，但它们确实以向宇宙增加熵为代价，降低了自身的熵。
我的问题是，这个事实是否应该被纳入我们评估宜居性属性的工具中？熵是从哪里进入方程的？
好吧，事实证明，在生态学甚至经济学等领域工作的人们有时会提到一个有趣的量，称为“可用能”。虽然经典熵可以被认为是一个系统中无法用于做有用功（如驱动机器或生物化学）的能量的度量，但可用能是一个系统中可用于做有用功的能量的量。关键的是——可用能考虑了系统和包含它的环境的属性，这就是为什么它对生态学很方便，您可能想知道人类能源使用的真正成本。
真正巧妙的是，对于沐浴在恒星电磁辐射下的行星，您可以以非常简单的方式计算出可用能（在一些适度假设下）。换句话说，对于任何类型的光子利用生命，您可以询问当环境处于特定温度并且恒星具有特定温度和光谱时，有多少可用能可用。您还可以计算生命可以利用这些恒星光子能量的最大效率，无论生命如何运作。
我发现的是，如果您想最大化光合自养（例如，光合作用）生命的可用能量和效率，您真的希望行星环境尽可能冷，而恒星尽可能热。这就是热力学告诉我们的，而热力学几乎就是最终结论。
将其转化为实际的恒星和行星，这意味着如果您是热爱光子的生命，那么最小、最冷的氢聚变恒星，即 M 型矮星，就不是明显的赢家。不仅如此，我们已经知道 M 型矮星在类地光合作用发挥最佳作用的波长上提供的光子要少得多。
在我的初步研究之后，还有很多工作要做，但看起来我们需要修改我们最简单的系外行星宜居性模型，以考虑可用能的行为方式。当然，并非所有生命都必须是光合自养的，但在地球上，这种生命不仅是最大的能量使用者，而且似乎与生命存在的时间一样长。
再加上我们怀疑低质量 M 型矮星也容易成为令人讨厌的耀斑频繁的野兽——可能剥夺行星大气层——对外星生命的搜索可能刚刚缩小了其狩猎范围。