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恒星大气中可能有生命存在吗?

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

生命,即使是超出人类认知的生命,是否有可能存在恒星大气中?

美国航天局提供的一张图片显示,太阳动力观测卫星于2012年6月6日从太空拍摄到金星穿越太阳表面的高清图。上一次穿越是在2004年,而下一次发生类似事件是在2117或2125年(供图:美国航天局太阳动力天文台)

可惜的是,假若生命存在于类似太阳这样的恒星大气中,它一定会很快化为蒸汽。像太阳这样的恒星,表面温度高达10000华氏度(约5800开氏度),高温足以将铁变成悬浮的离子,融化最坚硬的合金。这温度实在太高,任何生物体都无法存活;任何复杂的分子都将立即烧毁。太阳表面还是整个太阳温度最低的;越往里走,你会发现越来越热。奇怪的是,太阳表层稍往外一点,温度却更高,原因尚未可知。所以,若分子无法存在于太阳表层,则生命也不可能存在。

这并不意味着在大气中存在生命毫无可能,只要我们愿意寻找一个不那么热的地方。我们的研究发现,地球大气中竟出乎意料的有很多生命,它们漂浮在遥远的大气层中。一架飓风侦察飞机从6英里(10公里)的高空取回了一些空气样本,在里面发现了极大密度的细菌和真菌!细菌并未全部死亡,至少,这是个好的开始。

地球能量平衡图,输入与输出(数值用W/m2表示)。卫星仪器(CERES)测量反射的太阳光和发出的红外线光量。这一能量平衡决定地球的气候。

令人吃惊的是,大气层位置越高,所受到的来自太阳高能紫外线越多,一般来说,紫外线对生命是有威胁的,这就是为什么我们应该戴太阳镜。紫外线辐射的能量,足以使原子和分子离子化,使电子偏离原本的轨道;紫外线会损伤细胞,根据损伤程度,细胞或变异或消亡。对人类来说,紫外线灼伤会导致皮肤细胞分化加快,这是皮肤癌的一大诱因。大气层在阻隔紫外线方面意义重大,但越往大气高层,紫外线照射越强烈。距地面6.8英里的高空,75%的大气都在脚下,因此对细菌来说的确是个极端、不受保护的生存环境。在6英里高的大气中发现这么大体积的细菌存活且不受紫外线的影响确实出乎意料。目前的解释是,是风暴将这些细菌几乎卷至平流层,细菌重量很小,能够短期悬浮于空中,细菌和灰尘、水蒸气一起形成了云。

金星探测号第14号着陆器拍摄的金星表面图片。图源:苏联,©2003, 2004,Don P. Mitchell.

从天文学角度来看,这一谜题的有趣之处在于,在地球大气圈发现细菌,就能合理说明,在其他星球的大气层也能有生命存在。大家立刻把金星视为疑似对象,金星温度高达860华氏度,温室效应严重,火山爆发横行,酸雨泛滥,是个人类十分中意的星球。尽管不十分准确,描述的如此场景算不上一个宜居星球该有的样子。另一方面,我们也不是特别期待能够在这样的星球表面发现什么生命,毕竟我们发射过去的探测器在着陆几小时之后就被摧毁融化了

金星先锋轨道卫星拍摄的金星云层紫外线图片(1979年2月26日)。图源:美国航天局

然而,在远离金星表面极为稠密的云层中,其中有一层的温度相当温和。该云层距金星表面65公里,气压跟地球表面的气压差不多,温度接近常压下的室温。但对人类来说很不幸,这一云层是金星大气中硫酸雨常降区域。这种有毒的酸雨在落到金星表面前就已蒸发,只留下一层灾难性的大气,人类难以穿越。

Snottites/Biovermiculations 是粘糊物构成的粘稠钟乳石水滴,内含丰富的细菌和美丽的微观石膏晶体结构

但对细菌来说,这可能不会立刻招致灭亡,地球上有个别极端微生物仍能在硫化物丰富的酸雨条件下存活。有一类细菌生活在洞穴中,聚集成粘稠状,以硫化物为食,能够产生硫酸。这些细菌群被称为snottites,或者你也可以叫它们snoticles, 倒挂在洞穴上。这类洞穴对人类来说环境有点不健康(探险家们需要穿戴超级耐腐蚀的防护服和防毒面具)因为里面缺少氧气,同时洞穴上有硫酸雨落下。但若温度、气压合适的话,类似的细菌也能在金星的云层中存活,无需过于担心无处不在的酸雨。

这种思路不仅适用于金星,尽管因为它离地球最近,我们掌握了足够多的信息,最容易探索;木星也通过了同样思路的实验。不计其数的科幻小说家都在探索木星人,那些木星人消灭了云层中的生物。尽管木星上不大可能存在空中水母或云中鲸鱼,在一些更为适合的云层中还是有可能存在微型生物的。

旅行者1号在木星-1979年3月5日拍摄的红斑照片。该照片于1998年11月6日经过再加工,重新录入到MDA录影机中,参数编码# 93779, 该照片可以通过这个机器扫描。

回到最初关于恒星大气的问题,恒星光谱中显示质量最低的光谱是褐矮星---这种恒星失去了大量能够使其内核发生核聚变反应的质量。最寒冷的恒星真的非常冷;表面温度最低在零下54到9华氏度之间,这正是地球极端生物能够存活的临界温度。并非所有褐矮星都合适;我们需要它们尽可能类似木星,这就是说,只有最小的褐矮星才达到标准。而类似木星的行星与不合适的恒星之间边界模糊。但是,根据我们现在对恒星大气的了解,如果生命能够在气态巨星的高层大气中生存,那么质量最低的恒星——它们的数量可能超过我们地球上的恒星——可能就是星际生命的家园。

当然,所有这一切,尽管逻辑上行得通,在我们能够实地探索和观察之前,都只是一个纯粹的思维上的实验。用现有的技术设计出的一些任务将用来探寻这一课题,这可能让我们首次发现地球之外其他星球上存在生命迹象。

美航局假想的大浩劫任务---金星高空作业概念---能够在金星云层上端寻找生命。图源:美航局兰利研究中心

参考资料

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2.天文学名词

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翻译:天文志愿文章组-涂小图

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排版:天文志愿文章组-零度星系

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1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www./sites/startswithabang/2015/12/08/astroquizzical-life-stellar-atmospheres/#2ac4a6fe6617

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