红矮星的生命

当我还是一个痴迷于天文学的孩子时，我得知我们银河系及以外的大多数恒星与我们的太阳非常相似。卡尔·萨根这位权威人士写道：“太阳是一颗普通的，甚至是一颗平庸的恒星。”如果这一见解削弱了我们在宇宙中的地位的重要性，它也使得我们周围很可能存在许多其他生命世界。如果太阳是一颗典型的恒星，地球会不会是一颗典型的行星？

事实是，萨根错了，或者至少有误导性。银河系中超过 90% 的恒星比太阳更冷、更暗。四分之三是红矮星，是最小的恒星。此外，矮星似乎尤其可能拥有岩石行星。总而言之，这些统计数据表明，我们银河系中红矮星周围有万亿颗行星，其中包括至少 1000 亿颗可能宜居的地球大小的行星。最大的未知数是这些行星是否 *真的* 宜居——也就是说，那里真实的典型地球大小的行星是否真的与我们自己的行星有任何相似之处。

令人兴奋的消息是，我们不用等太久就能知道答案。红矮星非常黯淡，但现在天文学家们正认真地对它们进行观测，各种有趣的行星正在显现。其中最著名的可能是比邻星 b：一颗质量接近地球的行星，围绕着比邻星运行，比邻星是除太阳外最近的恒星。不到一年后，由列日大学的 Michaël Gillon 领导的一个团队宣布，在距离地球 40 光年的红矮星 TRAPPIST-1（比比邻星 b 远近 10 倍，但仍是太阳的近邻之一）周围发现了七颗地球大小的行星。

天文学家在过去一个月里又公布了两项重大的红矮星发现。一颗名为 Teegarden's Star 的微小红矮星被发现拥有两颗行星，每颗行星的质量至少是地球的 1.1 倍，很可能是一个包含其他尚未探测到的世界更大系统的一部分。这两颗新发现的行星都位于该恒星的宜居带内，这意味着它们的表面温度可能在允许液态水的范围内。（如果你对这个不寻常的名字感到好奇，Teegarden's Star 以 Bonnard Teegarden 的名字命名，他于 2003 年才发现了这颗恒星。在我们银河系的后院仍有许多值得探索的地方。）

与此同时，使用 NASA 新的 TESS 空间望远镜的研究人员刚刚发布了一篇论文，描述了一颗名为 LTT 1445Ab 的有趣的红矮星行星。是的，这些行星需要更友好的名字，但请耐心听我说。它不仅仅是一颗恒星，而是一个三星系统——一对相当近的恒星和另一颗较远的恒星，它们都通过引力联系在一起。一颗行星围绕着第三颗“外围”恒星运行，这意味着在其天空中，它看到另外两颗恒星在舞动，每颗都是一个明亮的红点，亮度与地球上的满月差不多。

LTT 1445Ab 有几个吸引人的细节。它的直径仅是地球的 1.35 倍，所以它可能是一颗像我们一样的岩石行星。以我们已知的生命形式来说，它太热了，名义温度约为 150 摄氏度（300 华氏度），但差距并不算太大。最棒的是，LTT 1445Ab——我们暂时叫它“Abby”吧？——是最近的凌星红矮星行星，这使得它成为进一步科学研究的绝佳目标。

所谓“凌星”，是指从我们的视角看，行星似乎从其恒星前方经过。在凌星过程中，星光会涌过行星，并穿过它可能拥有的任何大气层。在其轨道的另一侧，行星会短暂地消失在恒星后面。目前还没有足够好的望远镜能够将行星与恒星分开观测，但通过分析光线，天文学家可以分离出两者，并开始揭示关于行星的详细信息。这就是我们将知道它是否有大气层、是否有水、是否有云、还有哪些气体存在、那里的实际温度是多少。

所有这些见解对于理解红矮星行星至关重要，进而确定宇宙中生命的可能性有多大。我们已经知道，那里的大多数恒星不像太阳，而且无论红矮星行星是什么样子，它们肯定不像地球。它们是什么样子，是许多科学推测的主题。尽管互联网上（许多来自 NASA 和欧洲南方天文台等信誉良好的来源）充斥着许多看起来信心十足的插图，但唯一诚实的答案是，没有人知道。

由于红矮星非常暗淡且寒冷，任何宜居行星都必须在非常近的轨道上运行。在如此近的距离下，母星的引力会使行星的自转减慢，直到它被潮汐锁定，即一侧始终面向恒星，另一侧则永远背离恒星。

这对生命来说听起来是一种糟糕的情况——一边烤焦，一边冰封——但如果存在一个重要的大气层，就能阻止这种情况发生。即使潮汐锁定发生，大气层和海洋也可以有效地重新分配热量。结论：红矮星行星可能宜居，也可能不宜居。

红矮星本身也带来了一些环境挑战。当恒星非常年轻时，它们比稳定下来后要明亮得多。任何足够靠近在恒星中年时期宜居的行星，在早期可能已经被彻底烤焦了。红矮星还容易爆发强大的辐射耀斑，这可能会随着时间的推移剥离行星的大气层。

这是个严峻的消息，但在这里，也有其他因素需要考虑。红矮星系统中行星的近距离排列也会相互之间产生潮汐，使其内部保持高温。一颗热的、地质活跃的行星可以维持一个强大的磁场，从而屏蔽恒星的辐射。地质活动还可以帮助补充大气层的任何损失。矮行星系统可能富含水分，并且拥有许多可能补充损失的水的彗星。结论（再次）：红矮星行星可能宜居，也可能不宜居。

要获得关于红矮星行星的有意义的答案，唯一的方法是仔细检查一些真实存在的例子，看看它们是什么样的。环境条件很可能因行星和系统而异。几乎可以肯定，这些行星与地球在系统上是相当不同的。随着我们了解得更多，我们将发现红矮星生命生存的真正前景。并且我们将最终弄清楚，一颗典型恒星周围的典型行星到底是什么样的。