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科学家称万亿年后宇宙更适合生命生存

作者:奇闻街  来源:网络转载  阅读:811

生命的新居

新生恒星中,重元素的稳步增加会导致两个显著效应。第一,这会增大恒星外层的不透明度。氢和氦几乎都是透明的,但即便是为数不多的重元素也会吸收辐射,降低恒星的光度。恒星内部的力平衡随之就会偏移,因为较低的光度意味着恒星会以更低的速率来消耗核燃料。如果只有这一效应在起作用,那么一颗富含重元素的恒星会比一颗相同质量、但缺少这些元素的恒星活得更久。然而,第二个效应会抵消作用:重元素是核聚变的负担。因为它们不参与核聚变,因此在特定质量的恒星中,重要元素的存在会阻碍恒星获得核燃料,进而缩短恒星的寿命。

科学家称万亿年后宇宙更适合生命生存

劳克林和他的同事、美国密歇根大学的弗雷德·亚当斯(Fred Adams)在1997年最先对这两个效应进行了研究。他们发现,第一个效应会在未来的数万亿年内起主导作用:在新生恒星中,由于重元素增多,恒星的不透明度升高,进而寿命延长。然而,重元素最终会成为恒星的重要成分,占据相当的比例,然后开始始缩短恒星的寿命。这两个效应的交叉点,就是新生恒星中重元素的比例达到目前值的4倍时。

重元素还有利于行星与恒星一起形成,因而为生命的出现提供了不错的前景。天文学家已经测量了一些恒星的元素丰度,这些恒星周围有700多颗太阳系外类木行星。他们的结果显示,拥有较多重元素的恒星更有可能拥有一颗或多颗巨行星。“这一现象说明,行星的形成和重元素数量之间存在明确的相关性,”美国加州理工学院的行星搜寻专家约翰·约翰逊(John Johnson)说,“因为星际介质中重元素不断增多,行星出现的概率就可能上升。”

那类地行星又会怎样?虽然空间望远镜才刚刚开始提供有关类地行星的这类数据,但它们的形成应该也和宿主恒星的重元素丰度相关。这一相关性甚至会更强,因为类地行星几乎全由较重的元素构成。简言之,极为遥远的宇宙应该会充满了行星。尽管恒星的形成速率会变小,但到目前为止,可能还有一半或者三分之二的行星还未诞生。

最开始,行星的增多似乎生命并没有太大的意义。在极遥远的未来,绝大多数恒星都比太阳小得多,也暗得多。幸运的是,即便是一颗低质量、暗弱的恒星,也能衍生生命。光度仅有太阳千分之一的恒星,就可使距其很近的行星具有合适的温度,维持液体存在所需的温度,满足生命存在所需的可能条件。

行星不应该只是变得更为普遍,还会含有更多生命所需的物质。除了液态水,地球上的生命以及科学家猜想的几乎所有生命形式还会依赖碳、氮和氧。随着时间推移,这些元素相对丰度的提高应该会形成更多适宜生命存在的行星。因此,随着恒星形成逐步减缓,每一颗新生的恒星拥有一颗或多颗可承载生命的行星的概率应该会逐渐提高。一些新生恒星的质量可能很小,光度可能很低,这使得它们可以持续然绕数千亿或者数万亿年(这并不是说如此长寿的恒星才是生命的起源与演化所必需的条件)。然而,无论今天的宇宙是充满了还是鲜有生命,未来它应该都会拥有更丰富和更多样的生命形式。

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