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科學家稱銀河系內側更適宜生命生存

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科學家稱銀河系內側更適宜生命生存

這張示意圖顯示的是行星HD 85512b正圍繞它的太陽HD 85512運行 。這是一顆類似太陽的恒星，距離地球約35光年 。行星HD 85512b的質量約為地球的3.6倍 。關鍵的一點是它運行的位置大致位于宜居帶的邊緣，這就意味著它的表面或許存在著液態水，也因此可能會存在適合生命生存的環境
科學家稱銀河系內側更適宜生命生存

這是銀河系核心位置的多波段圖像 。這里是銀河系中恒星和行星密度最高的區域，但是這里同樣有著更高頻率的超新星爆發
科學家稱銀河系內側更適宜生命生存

這是一張想象圖，顯示一次近距離的超新星爆發將摧毀一顆宜居行星上的所有生命形式
據美國太空網報道，我們當然可以確信銀河系中存在著生命，那就是我們自己 。長期以來科學家們一直在致力于更多的了解我們最初是如何出現在這顆星球之上的 ， 以及我們的生存需要滿足哪些條件，還有更重要的一點：在宇宙的其它角落，這樣的條件是否可以復制？我們在宇宙之中是孤獨的存在嗎？實踐顯示，當進行這樣的探尋時 ， 應當將目光放眼整個星系，而非僅僅局限于某些可能適合生命存在的行星，或者只盯著我們自身所在太陽系中的宜居帶不放 。
銀河系宜居帶
我們的行星距離太陽距離的遠近，我們的行星上的大氣環境，碳循環模式以及液態水的存在 ， 所有這些都告訴了我們諸多有關生命在這樣一顆巖石行星表面起源和生存的重要信息 。行星距離太陽的這一適當距離被稱為“宜居帶” ， 這樣稱呼是因為位于這一距離范圍內的行星表面的水可以以液態形式存在 。相比之下，如果距離過遠 ， 水會結冰 ， 如果太近，則會蒸發 。
哥白尼的理論告訴我們，我們的行星只不過是一個典型的行星系中的一顆典型的行星而已，毫無特別之處 。這一概念啟發了天文學家，他們開始從更宏觀的角度著眼，目光所及越過了我們這個小小行星系的邊界，投向了更加深邃的太空 。
具體的說就是，天文學家們開始在更高層次上思考宜居帶的概念：是否存在某種銀河宜居帶，在這樣一個區域內更加容易形成適宜生命存在的行星系？出現這樣的想法應當是非常符合邏輯的：既然太陽系中距離太陽的適當距離可以定義為太陽系層面的“宜居帶” ， 那么在更高級別上，距離銀河系中心的適當距離也應當可以定義一個“銀河宜居帶” 。
有關這一概念，最早是由地質學家和古生物學家皮特·伍德(Peter Ward)以及天文學家和宇宙生物學家唐納德·布朗利(Donald Brownlee)在他們合著的《孤獨地球》(Rare Earth)一書中提出的 。但這一概念實際上卻是和哥白尼理論體系相對立的 。
一些杰出的天文學家如卡爾·薩根和弗蘭克·德雷克都傾向于采納基于哥白尼理論模型的“生命普適”觀點，這一理論支持這樣一種觀念，即宇宙中可以存在其它形式的復雜生命體 。而伍德和布朗利則堅持認為在我們的銀河系中 ， 我們的地球以及允許生命存在的環境是罕見的，因此生命將是極其不尋常的現象 。他們的這一觀點基本上符合著名的費米佯謬的描述 。即：如果銀河系中充滿了生命 ， 那么為什么我們到現在還沒發現它們的任何蛛絲馬跡？如果它們真的存在 ， 它們在哪？對于這一著名的“費米之問”，伍德和布朗利給出的答案是：進化到微生物階段以上的外星生命本就極其稀少，向復雜生命的進化需要極端苛刻的條件 ， 而每一樣這樣的條件出現的可能性都是極其微小的，也就是說：生命根本不是普遍存在的，生命是罕見的現象 。
簡單的說，伍德和布朗利認為銀河系中絕大多數區域是根本不適合生命生存的 。他們認為銀河系中僅有很窄的一道環狀區域可能適合生命存在 ， 即“銀河系宜居帶” 。
自從這一理論被提出之后又許多天文學家對這一觀點進行思考，看來并不是所有專業天文學家都同意伍德和布朗利有關“孤獨地球”的觀點 。
銀河中心部位更適合生存？
最近美國宇航局宇宙生物學研究所的麥克·古瓦洛克(Michael Gowanlock)博士和他的同行 ， 加拿大特倫特大學的大衛·帕頓(David Patton)以及薩賓·麥克康奈爾(Sabine McConnell)進行了一項有關銀河宜居帶的研究就顯示 ， 盡管銀河系靠近核心的區域確實環境險惡，但是卻可能成為最適宜生命生存的環境區域 。
他們的相關論文后來發表在了《宇宙生物學》雜志上，他們有關生命宜居的概念主要基于三個基本參數：超新星爆發率 ， 金屬性(即除去氫和氦之外的重元素豐度，這是形成行星的基本材料)以及復雜生命進化所需要的時間 。他們的研究發現，盡管由于在銀河系內側(即距離銀心8100光年以內)，這里的恒星密度要比外側高得多，因而這里的超新星爆發頻率也高得多 。這樣的爆發會摧毀很多行星上可能存在的生命，但是這里讓生命存在下去的可能性卻要比銀河系外緣高出10倍 。
這一研究結果和之前的很多研究結論是沖突的，如銀河宜居帶理論指出，只有距離銀心大約2.28萬~2.93萬光年之間的區域才是可能適合生命存在的 。我們的太陽系運行軌道距離銀河系中心大約2.6萬光年，正好位于銀河宜居帶之內，卻遠遠位于古瓦洛克小組提出的最有可能存在生命的區域之外 。
那么為何古瓦洛克小組會得到這樣的結論呢？古瓦洛克本人解釋說：“我們將金屬豐度和行星形成速率進行了關聯 。”重元素(天文學上稱之為“金屬”)是由死亡的恒星產生的，而恒星誕生和死亡，這樣的循環發生的次數越多就會有越多的重元素被制造出來 。從星系歷史的角度看，恒星誕生和消亡過程發生頻率最為劇烈的區域是靠近銀河系核心的位置 。
古瓦洛克說：“銀河系內側是金屬豐富最高的，而銀河系外側這一指數就要低得多 。因此銀河系內側位置行星的數量也應當遠多于銀河系外側 。因為重元素是形成行星的原始建筑材料，而在銀河系核心區域這樣的材料密度是最高的 ?！?br /> 然而在這一區域隱藏著一個巨大的風險 ， 那就是超新星爆發 。古瓦洛克的小組考慮到了這一因素并進行了計算機模擬演算 。他們對兩種最常見的超新星爆發模式進行了模擬 ， 即兩顆白矮星合并所引發的Ia型超新星爆發 ， 以及大質量恒星塌縮引發的II型超新星爆發 。
鋁26是II型超新星爆發的常見副產品，通過對銀河系中鋁26同位素豐度的測量讓天文學家們得以計算出這一區域II型超新星爆發的頻率大約為每50年發生一次 。而根據以往的計算數據，一次超新星爆發將徹底摧毀距離其半徑30光年以內的所有生命 。
古瓦洛克說：“在我們的模型中，我們假定氧氣的積聚以及臭氧層的出現是保障生命存活的必要條件 。超新星爆發可以摧毀行星大氣上空的臭氧層，于是生命便會處于危機之中 ?！?br /> 研究小組進行的計算顯示，我們銀河系中的大部分恒星至少在其生命史中的一部分時間里將是沉浸在附近超新星爆發的輻射中度過的 。只有大約30%的恒星可以幸免于難并具備發展出生命的環境條件 。
古瓦洛克表示：“超新星爆發將可以摧毀距離其6.5~98光年范圍內的生命，具體要取決于超新星爆發的規模和形式 。在我們的模型中，這種毀滅起作用的距離并非固定不變，因為一些超新星爆發的威力要遠大于另外一些 。”
正是依據這些判據，古瓦洛克指出，盡管由于較低的恒星密度，以及更少的超新星爆發 ， 在銀河系外側會更加安全 。但是銀河系內側的高金屬豐度意味著更高速率的行星形成，計算顯示在銀河系內側找到幸存的，沒有被摧毀的有生命行星的幾率要比銀河系外側高出10倍 。然而古瓦洛克小組的理論中沒有排除銀河系內任何一個區域存在生命的可能性，只是說其它區域“比較不可能出現生命” 。
這樣便解釋了為什么我們的太陽系遠遠位于古瓦洛克圈定的范圍之外 。同時這一理論也給了“搜尋外星智慧生命”(SETI)項目以新的希望：他們現在已經開始將搜尋的目光投向銀河系的核心地帶 。
孰是孰非？
然而 ， 并非所有人都贊同這一理論觀點 。如伍德和布朗利便指出 ， 太陽系所在的位置要比古瓦洛克模型中指定的區域安全的多，宜居的多 。因為在銀河系內側，由于恒星密度過高 ， 圍繞恒星運行的行星軌道很容易遭遇從過于接近的距離上通過的其它恒星體引力的影響而偏離軌道，從而導致毀滅性的結果 。其它科學家也對這一理論體系中所作的一些假設的合理性提出了質疑 ， 如銀河系內宜居行星的比例，以及處于潮汐鎖定狀態下的行星是否真的可以存在宜居環境等等 。
吉姆·卡斯滕(Jim Kasting)來自賓夕法尼亞州立大學，是《如何找到宜居行星》一書的作者 。他說：“他們所作的一些假設可能太過自信了 。他們似乎遠遠走在了其他人的前頭，因為到目前為止我們仍在考慮這些問題，而他們已經給出了具體的假設 ?！?br /> 然而，也有支持這一理論的科學同行 。列維·達特尼爾(Lewis Dartnell)就是其中一位 。他是一位來自倫敦大學學院的宇宙生物學家 ， 他說：“這是迄今為止針對銀河系宜居帶問題所作的最為詳盡的研究 。它的結論是很有趣的，他們指出白矮星超新星爆發對宜居行星上復雜生命體的危害是大質量恒星塌縮引發超新星爆發的5倍 ， 這很有意思 。”
銀河宜居帶并非是一條靜止的環帶，古瓦洛克小組的論文指出隨著時間的推移，銀河系的高金屬豐度區域將逐漸向外側擴展 。他說：“這也是為什么形成時間較晚的恒星更加容易擁有類地行星 。”這樣看起來，或許我們銀河系中生命活動的高峰期還沒到來呢！
【科學家稱銀河系內側更適宜生命生存】
新浪科技(晨風)