劍橋大學(xué)研究：巴納德星四顆行星極可能不宜居

距離太陽系最近的恒星鄰居之一——巴納德星，這幾年成了系外行星獵手眼中的富礦。短短八個(gè)月內(nèi)，天文學(xué)家接連在那里確認(rèn)了四顆質(zhì)量介于地球和火星之間的行星，太陽系里找不到這樣規(guī)格的成員。然而，劍橋大學(xué)天文研究所最新發(fā)布的一項(xiàng)研究，給所有關(guān)于“地球近鄰是否存在第二個(gè)家園”的想象澆下了一盆冷水：這四顆行星極可能死氣沉沉，完全不適合任何已知形式的生命。

研究團(tuán)隊(duì)對巴納德星本身的化學(xué)指紋做了抽絲剝繭的分析，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在地球上極其隱蔽、在那里卻無處不在的礦物線索——方鎂石。這顆紅矮星的鎂元素豐度遠(yuǎn)超普通恒星，于是它的行星順理成章地繼承了大量鎂，最終長出了鋪天蓋地的方鎂石，也就是氧化鎂。在地球上，如果你想見到方鎂石，得往腳下鉆數(shù)百公里，到地幔深處才可能撞見它；但在巴納德星的行星上，方鎂石幾乎覆蓋了行星的固體身體。問題就出在這里：方鎂石鎖不住水。在地球上，儲水大戶是橄欖石這類含鎂礦物，它們像海綿一樣把水收納進(jìn)晶體結(jié)構(gòu)里，讓整個(gè)行星內(nèi)部循環(huán)著水分。可一旦鎂以方鎂石的形式存在，行星就變成了一塊干透的陶片，水來了就流走，幾乎存不下。

“巴納德星的鎂含量高得驚人，所以它的行星也必然富鎂?！闭撐牡谝蛔髡?、劍橋大學(xué)天文學(xué)研究所的贊德·伯恩這樣解釋，“在地球上，那些鎂會(huì)變成橄欖石，而橄欖石對行星內(nèi)部儲水至關(guān)重要。”換句話說，同樣的原材料，在地球上被加工成了能儲水的礦物，而在巴納德星的行星上卻變成了一種極不親水的化合物。行星有沒有水，不只是看一開始能不能收到水，更要看它有沒有本事把水留住，在這點(diǎn)上，這四顆行星已經(jīng)輸在了起跑線上。

更為嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)是軌道。這四顆行星幾乎貼在母星臉前飛行，它們與巴納德星的距離只有地球與太陽距離的百分之一到百分之四。這意味著什么？以我們最熟悉的水星當(dāng)參照物，水星距離太陽約五千八百萬公里，而巴納德星最外圍的那顆行星，軌道也比水星近了十倍。任何一顆行星只要離恒星這么近，就等于把自己的大氣暴露在輻射風(fēng)暴的最前線。團(tuán)隊(duì)估算，這些行星原本有可能保住大氣層大約二十億年——對一顆壽命百億年的恒星來說，二十億年只是一段不算短也不算長的熱身期。隨后，恒星持續(xù)的輻射壓力就像一雙看不見的手，一層層把它們的大氣撕開、吹走，直到行星變成光禿禿的巖石球。

“這些行星從一開始就注定了充滿敵意，因?yàn)樗鼈兲拷阈橇?。”伯恩說，“哪怕是最外邊那顆，其軌道也比水星靠近太陽的程度還要近十倍。當(dāng)你靠恒星這么近，而自身引力又那么小的時(shí)候，大氣層就只能被吹飛了?！边@里的引力小，源于這些行星本身質(zhì)量有限——它們介于地球和火星之間，個(gè)頭不算太小，但在紅矮星猛烈的耀斑和高能粒子流面前，這點(diǎn)引力根本抓不住輕薄的氣體外殼。

這還沒完。軌道太近不僅意味著輻射暴擊和大氣逃逸，還帶來了另一個(gè)物理上的殘酷后果——潮汐鎖定。研究團(tuán)隊(duì)指出，這四顆行星極有可能全都像月球圍繞地球那樣，只用同一面永恒地朝向母星。也就是說，在它們大約一百億年的漫長歷史中，行星的晝半球始終被恒星猛烤，而夜半球則永遠(yuǎn)沉入極寒。哪怕原本有某種脆弱的氣候系統(tǒng)，也會(huì)在這種永恒的晝夜撕裂中被徹底碾碎。如果行星的一側(cè)永遠(yuǎn)暴露在驟烈的耀斑下，而另一側(cè)永遠(yuǎn)沒有光，那么任何試圖維持液態(tài)水、維持某種化學(xué)循環(huán)的嘗試都將徒勞無功。

在這些因素疊加之后，行星系統(tǒng)的緊湊性還送來最后一記補(bǔ)刀。像巴納德星這樣幾顆行星擠成一團(tuán)的系統(tǒng)，由于彼此之間的引力拉扯，往往天生就不穩(wěn)定。行星可能相撞，可能被甩進(jìn)恒星焚毀，也可能被拋向更外圍的虛空。也就是說，即便億萬年間曾有過大氣、曾短暫儲存過一點(diǎn)水，行星自身的軌道命運(yùn)也可能隨時(shí)打斷一切物理化學(xué)演化的緩慢進(jìn)程。

將所有這些證據(jù)攤開來看，天文愛好者曾經(jīng)對巴納德星燃起的那一點(diǎn)點(diǎn)期待，確實(shí)經(jīng)不起推敲。發(fā)現(xiàn)行星并不等于發(fā)現(xiàn)宜居行星，甚至不等于發(fā)現(xiàn)了溫和的行星。與其說這是四個(gè)世界的誕生，不如說這是宇宙又一次示范：一顆恒星的成分、行星的礦物食譜、軌道的遠(yuǎn)近彼此咬合，最終共同判決了一個(gè)系統(tǒng)是否有可能孕育生命。巴納德星的四顆行星，就正好被這條苛刻的因果鏈判了“極不宜居”。相關(guān)論文已發(fā)表于《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》。