本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
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回到 2011 年 2 月,太阳经历了一次所谓的 X 级太阳耀斑事件,促成了以下“无限生命”帖子。鉴于现在正在发生的太阳耀斑事件,以及可能对我们的地球活动造成一些干扰,我认为我应该再次将其公之于众。对于系外行星也有有趣的意义……
上周(2011 年 2 月 21 日),太阳经历了一次 X 级太阳耀斑和随后的日冕物质抛射事件。这因多种原因而引人注目。太阳正慢慢从活动极小期中恢复——这是其大约 11 年的磁扰周期的一部分——这是过去 4 年中最重大的事件,地球正处于数百万吨质子喷射到行星际空间的火线上。耀斑分为 C、M 和 X 级——只有 M 级和 X 级有可能对地球的高层大气和地磁系统产生重大影响。它也因受到的严肃媒体关注而引人注目。
部分原因可能归因于美国国家科学院在 2008 年编写的一份大型、详尽且非常可怕的报告。《严重空间天气事件——理解社会和经济影响》实际上是引人入胜的读物,但它也毫不含糊。现代人类文明已经建立了一个基础设施,该基础设施极易受到地磁干扰的影响。是的,卫星可能会被太阳风暴击毁。是的,GPS 可能会中断相当长一段时间(您是否庆幸全球航空旅行现在完全依赖全球定位?)。但真正的双重打击来自地球大气层以及导电表面和地下结构中感应出的万亿瓦特电流。我们已经知道这会造成什么后果。1989 年,加拿大东部电网瘫痪 9 小时。熔化新泽西州的大型电力变压器。几个小时内造成一亿美元的损失。而那还算温和的。早在 1859 年,所谓的“卡林顿事件”是一次上 X 级太阳爆发,导致美国大部分新的电报系统过载并起火。远在古巴以南的天空中都看到了生动的极光。露营者以为落基山脉迎来了黎明。
美国国家科学院的报告冷静地估计,另一次正面袭击地球的大型 X 级事件可能会造成 1-2 万亿美元的基本基础设施损坏。现在这是一个赤字 [哦,更简单的时代,我是在 2011 年 2 月写的,当时我几乎一无所知]。难怪通信、电力供应和许多其他行业的从业者都在密切关注太阳。在过去的 11 年中,我们构建了许多尚未经过太阳风暴测试的新系统。
所有这些都与我们息息相关,但它可能为在其他地方寻找生命的看似长期存在的话题提供一些重要的见解。许多注意力都集中在围绕低质量恒星的行星上——超过 70% 的恒星质量不到我们太阳的 1/2。较低的恒星质量和较小的半径意味着径向速度和凌星行星调查可以深入到质量较低的行星。更大的数量也增加了我们银河系附近行星寄宿系统的几率,更好地进行详细研究。这些恒星具有极长的氢聚变寿命,对于质量为我们太阳 1/10 的天体来说,其寿命可达数万亿年。缺点是,位于此类恒星狭窄宜居带中的行星很可能都是自转缓慢、潮汐锁定的世界,并且容易受到此类恒星的过度怪癖的影响。
在质量最低的恒星内部,能量传输几乎完全是通过对流进行的。换句话说,低质量恒星是气泡状、沸腾的等离子体球体,它们或多或少会定期翻转自身。相比之下,我们自己的太阳在其深层内部非常静态,能量完全由光子在其体内弹跳上升来传递。低质量恒星在其生命的最初 1-20 亿年(甚至可能更长)内会疯狂地爆发耀斑。近轨道类地行星是否能保持宜居一直是一个讨论的话题。在最粗略的层面上,这归结为行星是否可以在面对恒星冲击时保持其大气层。似乎即使是适度的行星磁场也可以在很大程度上防止大气侵蚀。
我们目前的困境指出了另一个问题。这非常具有假设性,但也许没有几个月前那么具有假设性,在开普勒证实了我们星系的行星丰富性之前。在受到地磁扰动冲击的世界中,技术生命能否发展起来?我知道,这里跳跃很大。通常我都在讨论我们在生命的本质方面是多么令人震惊的以地球为中心,但这一次让我们放宽一些余地。似乎对于除最小类型的设备(iPod 星球?)之外的任何事物,弄清楚如何利用电子流都可能会受到严重阻碍。无线电波通信可能是一个巨大的挑战。低轨道到高轨道的辐射环境可能很恶劣——即使有行星磁场,由于耀斑能量输入引起的大气密度变化也会使航天器稳定性成为一个持续的难题。早在伏打电池出现之前,人类就做得很好,能够长期生存——尽管是以更偏向农业的物种的身份。在电磁围困下的星球上,将技术向电气方向发展几乎没有什么好处。难道那里可能存在着智能和先进的生命,只是因为太辛苦而不去理会手机、GPS 或行星雷达吗?