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　　恒星周圍宜居帶內(nèi)的類地行星大氣中若有大量生物活動(dòng)產(chǎn)生的甲烷等分子，在經(jīng)過(guò)紫外輻射的光致激發(fā)、光解作用后，便會(huì)產(chǎn)生二氧化氮、一氧化二氮和硝酸等氣體。因此，如果一顆系外行星大氣中的這些氣體豐度較高，就說(shuō)明這顆行星上可能有生物活動(dòng)。

　　太陽(yáng)是距離地球最近的恒星，我們時(shí)刻需要關(guān)注這個(gè)“鄰居”的脾氣是好是壞，是否會(huì)出現(xiàn)耀斑爆發(fā)等現(xiàn)象，對(duì)日地空間以及地球上的儀器造成干擾。以往人們認(rèn)為，劇烈的恒星耀斑在幾年內(nèi)就可能會(huì)破壞其宜居帶內(nèi)類地行星的臭氧層，從而影響行星上生命的誕生。

　　但一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)的研究卻表明，盡管恒星的耀斑猛烈且不可預(yù)測(cè)，但其可能并不會(huì)阻礙生命的誕生。而且，在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段上，恒星耀斑會(huì)讓行星的大氣成分達(dá)到一個(gè)新的化學(xué)平衡。這時(shí)，耀斑可以激發(fā)宜居帶類地行星上的“生命標(biāo)志”，引導(dǎo)我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)外星生命。

　　太陽(yáng)耀斑與其他恒星耀斑是否有所不同？恒星耀斑是否真的能夠幫助人們尋找地外生命？

　　不同類型的恒星耀斑威脅程度不同 

　　1859年9月1日，英國(guó)天文學(xué)家卡林頓在對(duì)太陽(yáng)黑子進(jìn)行常規(guī)觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)黑子群中出現(xiàn)兩個(gè)異常明亮的區(qū)域，其亮度居然超過(guò)了太陽(yáng)光球背景的亮度，這個(gè)現(xiàn)象持續(xù)了5分鐘之久，同時(shí)還伴有強(qiáng)烈的地磁擾動(dòng)，電報(bào)通訊一度中斷，這是人類首次觀測(cè)到太陽(yáng)耀斑，而且是耀斑中罕見(jiàn)的、活動(dòng)最劇烈的白耀斑。

　　恒星耀斑會(huì)破壞其周圍行星的臭氧層。一旦行星失去了臭氧層的保護(hù)，恒星發(fā)出的紫外線便可以穿透大氣層，威脅行星上可能存在的生物。那么，為什么太陽(yáng)身邊的地球，卻逃過(guò)了耀斑的“打擊”，演化出了生命呢？“這是因?yàn)橄裉?yáng)這類的G型恒星，即便存在頻繁的耀斑現(xiàn)象，對(duì)于周圍行星大氣的影響還是相對(duì)較小。”南京大學(xué)天文與空間學(xué)院副教授張?jiān)A告訴科技日?qǐng)?bào)記者，溫度稍冷的K型恒星和更冷的M型恒星所產(chǎn)生的耀斑，對(duì)它們周圍宜居帶內(nèi)的行星的大氣影響則很大。

　　太陽(yáng)沒(méi)有年輕恒星那么活躍，耀斑現(xiàn)象并不頻繁。同時(shí)，地球自身也有磁場(chǎng)，能夠偏轉(zhuǎn)具有破壞性的太陽(yáng)風(fēng)。但與太陽(yáng)這類G型恒星不同的是，K型和M型恒星有著更頻繁的耀斑活動(dòng)，且由于這些恒星比太陽(yáng)更小，其宜居帶也會(huì)更窄，所以，在K型和M型恒星周圍，生命存在的條件要更加苛刻。

　　在此次研究中，研究人員正是利用大氣模型與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，詳細(xì)研究了G型、K型和M型恒星活動(dòng)隨時(shí)間變化對(duì)其周圍巖質(zhì)行星的影響。最終發(fā)現(xiàn)，K型和M型恒星頻繁的耀斑活動(dòng)并沒(méi)有完全“扼殺”其周圍行星的大氣，而是讓其達(dá)到一個(gè)新的化學(xué)平衡狀態(tài)，從而大大偏離了它們?cè)谑艿揭哂绊懬暗臓顟B(tài)。

　　這就給生命的誕生留下了“余地”。

　　新的化學(xué)平衡“暗示”生物活動(dòng) 

　　那么，研究人員所說(shuō)的“新的化學(xué)平衡狀態(tài)”指的是什么？張?jiān)A解釋說(shuō)，K型恒星和M型恒星頻繁的耀斑活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生紫外線和高速電子。假設(shè)它們周圍宜居帶內(nèi)的類地行星大氣中有大量生物活動(dòng)產(chǎn)生的甲烷等分子，這些分子在經(jīng)過(guò)紫外輻射的光致激發(fā)、光解作用后，會(huì)產(chǎn)生二氧化氮、一氧化二氮和硝酸等氣體。同時(shí)，來(lái)自恒星高速電子的沖擊也會(huì)增加各種分子的混合程度。

　　如K型恒星周圍行星大氣內(nèi)，新產(chǎn)生的分子會(huì)因?yàn)樾行堑穆傩D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移到行星的黑夜面，并得以保存。在頻繁的耀斑作用下，K型和M型恒星宜居帶內(nèi)的行星大氣的分子成分和分布情況，可以長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。

　　正是這種新的化學(xué)平衡狀態(tài)，成了我們尋找宜居行星的新線索。如果一顆系外行星大氣中，二氧化氮、一氧化二氮和硝酸等氣體豐度較高，說(shuō)明這顆行星上可能有生物活動(dòng)。因?yàn)樵谌毖醯沫h(huán)境下，非生物的二氧化氮、一氧化二氮和硝酸氣體豐度都會(huì)很低。

　　與恒星頻繁耀斑活動(dòng)之前的狀態(tài)相比，在這種新的平衡下，行星大氣中二氧化氮、一氧化二氮和硝酸等氣體分子更加顯著，也更易于觀測(cè)，但即便如此，我們?nèi)匀恍枰软f伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，才能看清遙遠(yuǎn)的生物特征信號(hào)。

　　張?jiān)A認(rèn)為，此次研究影響了我們對(duì)于活躍的K型和M型恒星周圍行星系統(tǒng)宜居性的認(rèn)識(shí)。例如，M型恒星比鄰星（Proxima Centauri）周圍的宜居帶內(nèi)就有類地行星Proxima Centauri b，此前人們?cè)^測(cè)到這顆恒星有劇烈的耀斑輻射。新理論提高了其周圍行星上存在生命的可能性。（記者 張 曄)