太陽風,非常具有侵蝕性。它們主要由帶正電的質(zhì)子和帶負電的電子組成,會以極高的速度從太陽表面沖出。當這些帶電粒子在靠近行星時會產(chǎn)生電場,電場會加速帶電粒子離開大氣,使得行星難以持大氣的存在?;鹦蔷褪且驗檫@樣的過程而失去了原有的大氣。
我們的地球之所以沒有迎來與火星一樣的結(jié)局,是因為它擁有一個旋轉(zhuǎn)的鐵核可以產(chǎn)生磁場。地球的磁層就像一個屏障,它能讓太陽風發(fā)生偏轉(zhuǎn),阻止太陽風對大氣層的侵蝕,從而保護地球生命免受紫外線輻射的傷害。
但這樣的情況會一直維持下去嗎?在一項近期發(fā)表在《皇家天文學會月刊》的研究中,一組天文學家計算了太陽風的強度在接下來的50億年里將如何演變。他們發(fā)現(xiàn),到那時,耗盡了氫燃料的太陽將變成一個巨大的紅巨星,越來越強大的太陽風會完全侵蝕地球的磁層,并將地球的大部分大氣吹向太空,地球上任何能夠存活這么長時間的生命都將被毀滅。
在恒星的一生中,所有恒星最終都會耗盡內(nèi)核中可用于核聚變的氫,我們的太陽也不例外。在數(shù)十億年后,太陽的核心將會在自身引力的作用下收縮,它的外層則開始膨脹,膨脹為一顆巨大的紅巨星。
到那時,太陽的直徑將達到數(shù)千萬千米,它能吞噬太陽系的帶內(nèi)行星,水星和金星幾乎肯定會被毀滅,地球也可能位列其中。而那些沒有被吞噬的行星,也隨著太陽質(zhì)量的減少,引力的減弱,而距離太陽越來越遠。
在紅巨星階段,太陽風會比現(xiàn)如今要強得多。新研究的作者想知道,那時的太陽風究竟會有多強?如果那時地球仍然存在的話,它的磁層能夠經(jīng)受住這種沖擊嗎?
在新的研究中,他們模擬了11種不同類型的恒星的恒星風,這些恒星的質(zhì)量從1到7倍太陽質(zhì)量不等。模型展示了隨著時間的推移,恒星風的密度、速度,以及不斷膨脹的行星軌道會如何影響行星的磁層。他們發(fā)現(xiàn),在膨脹的末期,太陽風的速度和密度會劇烈地波動,使得附近行星的磁場呈現(xiàn)出交替式的膨脹和收縮。但最終,每個行星的磁層會被恒星風的強度“壓制”,任何能夠在整個恒星演化過程中都維持其磁層的行星,其磁場強度必須比木星當前的磁場強度至少強100倍,或者說比當前的地球磁場強度至少強1000倍。
恒星所經(jīng)歷的這些過程還會導致宜居帶的變化。所謂恒星的宜居帶,指的是處于這一距離內(nèi)的行星可能有著能夠支持液態(tài)水存在的適宜溫度。以太陽系為例,宜居帶將會從距離太陽約1.5億千米的地方,移動到距離太陽60億千米的地方。盡管在那個時候,行星也會在這個過程中距離恒星越來越遠。但科學家發(fā)現(xiàn),宜居帶向外移動的速度比行星更快,這對任何希望在這個過程中生存下來的生命又將構(gòu)成額外的挑戰(zhàn)。
最終,紅巨星會甩掉它的整個外層大氣,終坍縮成一顆致密的白矮星。這時,它們將不會再會釋放恒星風,所以一旦抵達恒星的這個階段,威脅著行星上的生命的時期就已經(jīng)度過了。再經(jīng)過數(shù)十億年,白矮星的微弱光芒才會盡數(shù)熄滅。
這項研究表明,在恒星演化的巨星支階段,一顆行星是很難保持其磁層的。同時,它也告訴我們——地球上的生命注定會滅亡。除了這些信息,它還為尋找外星生命的天文學家?guī)砹诵碌膯⑹尽?/p>
一些天文學家認為,白矮星的行星軌道上可能有適合生命居住的行星,部分原因是這些已經(jīng)死亡的恒星不會產(chǎn)生太陽風。而新的研究則表明,如果白矮星周圍的類地行星上真的存在任何生命,那么幾乎可以肯定這些生命一定是在該恒星的紅巨星階段結(jié)束后才得以進化出現(xiàn)的,除非這種生命能夠承受多次極端和突然的環(huán)境變化,或者這顆行星具有保護它免受恒星風影響的超強磁場。
研究人員總結(jié)道,幾乎可以肯定的是,在白矮星宜居帶的行星上,任何生命都是發(fā)展于白矮星階段。換句話說,在太陽系里,任何行星上的生命都不可能在其太陽消亡后幸存。但一旦太陽成為一顆白矮星,在漫長的數(shù)十億年里,生命將有可能從灰燼中重生。
#創(chuàng)作團隊:
文:不二北斗
#參考來源:
https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/planetary-shields-will-buckle-under-stellar-winds-their-dying
https://www.space.com/solar-wind-destroy-earth-magnetosphere.
html https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/506/2/1697/6308830?redirectedFrom=fulltext