【原】天上有兩個(gè)太陽的行星，能孕育生命嗎？科學(xué)家：也有很大希望

姿勢(shì)分子_ 2021-05-16

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在電影《星球大戰(zhàn)》中，天行者家族生活在一顆名叫塔圖因的星球上。這顆行星和地球完全不一樣，它的頭頂有兩顆太陽，也就是說，它位于一個(gè)雙星系統(tǒng)中。

科幻是科幻，科學(xué)是科學(xué)。在現(xiàn)實(shí)生活中，雙星系統(tǒng)中的行星想要孕育生命，不是一件容易的事。即使兩顆恒星產(chǎn)生的熱量沒把行星烤得融化，混亂的引力也可能會(huì)讓行星的軌道非常不穩(wěn)定。因此，長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們很少考慮這種系統(tǒng)中的行星是否會(huì)孕育生命的問題。

不過，在銀河系中，這種雙星系統(tǒng)又非常常見，大約有85%的恒星周圍都至少有一顆恒星作為同伴。反而是像太陽這樣孤獨(dú)的恒星，是一種特例。如果真的只有像太陽這樣獨(dú)自流浪的恒星周圍才可能孕育生命，那么銀河系內(nèi)可能宜居的恒星就直接被排除了85%，大大降低的生命出現(xiàn)的概率。

難道這樣的系統(tǒng)中，真的不能孕育生命了嗎？畢竟，別說是雙星，甚至是三合星系統(tǒng)中，我們都期待有生命出現(xiàn)呢，比如4.22光年以外的三體星——比鄰星b。

同時(shí)就職于伊利諾伊大學(xué)香檳分校和華盛頓大學(xué)的天體物理學(xué)家Siegfried Eggl對(duì)此表示“不甘心”，他決定放下以往的印象，真正通過實(shí)驗(yàn)來探索這種可能性。為此，他和他的同事，來自于紐約大學(xué)阿布扎比分校（阿聯(lián)酋）的Georgakarakos和Ian Dobbs-Dixon構(gòu)建了一個(gè)分析框架，從而對(duì)一個(gè)雙星系統(tǒng)中的宜居區(qū)域進(jìn)行分析。

所謂的宜居區(qū)域，就是一塊能夠保證行星的溫度接近地球平均溫度，從而允許液態(tài)水存在的范圍。這要求行星距離宿主恒星不能太近，否則表面的水就會(huì)被全部蒸干；同時(shí)也不能太遠(yuǎn)，否則表面的水甚至大氣成分都被凍結(jié)。

對(duì)于雙星系統(tǒng)來說，宜居帶的要求還要更多一條。因?yàn)閮深w恒星會(huì)導(dǎo)致引力非?；靵y，因此行星必須要處在一個(gè)非常微妙的位置上，否則就可能在兩顆恒星的引力干擾下到處亂竄，溫度忽高忽低，甚至行星本身都被甩出系統(tǒng)。即使沒被甩出去，這里的行星也會(huì)有偏心率很高的軌道，這對(duì)于溫度的穩(wěn)定性也是具有很大挑戰(zhàn)的。

Eggl介紹說：“我們利用了來自于開普勒望遠(yuǎn)鏡收集到的大量信息，比如恒星的質(zhì)量、亮度、巨行星的位置以及其他參數(shù)，從而開發(fā)出了一種有效的手段，來確認(rèn)哪些能夠允許像地球這樣的行星成為宜居星球的雙星系統(tǒng)?！?/p>

開普勒望遠(yuǎn)鏡是NASA在2009年發(fā)射的一臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡，其主要目的就是在宇宙中尋找系外行星，尤其是類似于地球這樣的宜居行星，其觀測(cè)方法就是我們此前介紹過的凌日法。開普勒望遠(yuǎn)鏡在2018年正式退役，但留下了大量的數(shù)據(jù)供科學(xué)家們分析。在服役期間，它對(duì)10萬多顆恒星進(jìn)行了光度分析，發(fā)現(xiàn)了兩千多顆系外行星，對(duì)人類的系外行星研究來說居功至偉。

在這些系外行星中，有大家比較熟悉的超級(jí)地球——開普勒 452b，是迄今為止發(fā)現(xiàn)最類似地球的系外行星之一。如今，Eggl等人對(duì)其中的雙星系統(tǒng)進(jìn)行了分析，試圖尋找其中的宜居世界。

在開普勒望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了其中的9個(gè)系統(tǒng)，分別是開普勒16、開普勒34、開普勒35、開普勒38、開普勒64、開普勒413、開普勒453、開普勒1647和開普勒1661。他們并沒有利用模擬來對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行分析，因?yàn)槟M的時(shí)間太長(zhǎng)。取而代之的，是一套他們自己開發(fā)的方程。

Eggl說道：“這種分析方法幾乎可以說完全不需要借助計(jì)算機(jī)的幫助，其中有一部分是通過數(shù)值模型來代入信息的，比如行星大氣層與恒星的光照量以及光譜之間的相互關(guān)系，這一點(diǎn)確實(shí)很難分析出來，因此我們選擇使用此前計(jì)算好的大氣模型來代入。我們的這個(gè)方法有很大的優(yōu)勢(shì)，那就是所有人都可以借助這個(gè)方程式，將其應(yīng)用到不同的系統(tǒng)中，這樣就可以確定其中哪一部分區(qū)域是像地球一樣的世界?！?/p>

結(jié)果表明，在這九個(gè)雙星系統(tǒng)中，有兩個(gè)是完全不適合生命居住的，分別是開普勒 16和開普勒 1647。對(duì)于這兩個(gè)系統(tǒng)來說，內(nèi)部完全不存在穩(wěn)定的宜居帶。也就是說，這兩個(gè)系統(tǒng)中的行星，要么會(huì)遭遇恐怖的嚴(yán)寒而被冰封，要么就會(huì)過于靠近恒星，變成焦熱的煉獄。

不過，其中還是有5個(gè)系統(tǒng)的確存在著相對(duì)穩(wěn)定的宜居帶，那就是開普勒 34、開普勒 35、開普勒 38、開普勒 64和開普勒 413。在這5個(gè)系統(tǒng)中，開普勒 38尤其具備孕育生命的機(jī)會(huì)。而其余兩個(gè)系統(tǒng)，宜居性介于上述兩類雙星系統(tǒng)之間。

Eggl隨后說：“只要找到一顆處于穩(wěn)定軌道上的潛在宜居行星，我們就會(huì)展開對(duì)它的研究，分析它從兩顆恒星上能夠獲取多少輻射。利用對(duì)恒星的演化階段和行星的軌道的建模，我們就能夠推測(cè)出這顆行星能夠接收到輻射量的數(shù)據(jù)?！蓖ㄟ^這個(gè)數(shù)據(jù)，就可以推測(cè)出行星表面大致的溫度了。