寻找外星生命最合适的地方

骑UFO看外星人

寻找外星生命最合适的地方在哪里？类似太阳系的星系，就一定有外星人吗？像我们的太阳这般质量大小的恒星演化到生命的最后阶段，会发生一场戏剧性的“回光返照”：先是膨胀成比原来体积大数百万倍的红巨星，然后把外层气体抛掷一空，只留下一个黯淡、超级致密的内核，其体积不超过一个地球般大小。这最后剩余的就是白矮星。我们的太阳在40～50亿年后就将成为一颗白矮星。
　　在白矮星内部，核反应已经停止。但因为它在形成之初“体温”就非常高，所以像一块烧红的铁，还可以继续发光，只是所发的光比起壮年的恒星要黯淡得多而已。它在余生，将通过持续的热辐射慢慢冷却，变成一颗没有一口“余气”的“黑矮星”。不过这个过程非常缓慢，要持续上百亿年时间，甚至超过了宇宙目前的年龄。
　　所以，白矮星可谓“垂死”的恒星。一直以来，寻找外星生命的科学家对此类恒星很少感兴趣，理由很简单：倘若连恒星自身都在“垂死”，那怎敢奢望在它周围会出现一个生机盎然的世界？

　　但近年来的一些研究表明，以前的想法错了。
　　不利于生命生存的一面
　　对于一个恒星系里生命到底能否生存的问题，最重要的考虑第一是有没有像地球一样的岩石质行星；第二是行星上是否具备液态水存在的条件，或者说，是否有可供生命栖居和繁衍的“适宜居住带”（即温度适宜液态水存在的地带）。现在我们就这两方面对白矮星周围的环境做一番考察。
　　前面说过，恒星演变成白矮星，要经过红巨星阶段，体积膨胀数百万倍，把外围的物质抛掷一空。所以即使这颗恒星原先拥有行星，在这一阶段，行星也将要么被恒星吞噬，要么在膨胀的恒星物质的冲击下，被“驱逐”出星系。这就是天文学家目前看到的白矮星都“孑然一身”的原因。
　　没有行星，当然外星生命就无从谈起。不过就算有了行星，对于生命来说，也远远不够，行星还必须处于“适宜居住带”上才行。
　　由于白矮星的亮度比壮年恒星要黯淡得多，为了保证液态水的存在，“适宜居住带”离白矮星的距离要比地球离太阳的距离要近得多。经过计算，白矮星上的“适宜居住带”离白矮星在0.005～0.02 AU（中文叫天文单位，地球到太阳的距离被定义为1 AU）之间——太近了水就变成气态了，太远了水就变成固态了。
　　在这么近的距离上，还会发生天文学上所谓“潮汐力捆锁”的现象，即行星在白矮星引力的作用下，自转渐渐停止，最后变成了一张永恒的“阴阳脸”：一面始终正对着白矮星，一面始终背对着白矮星，正如现在月球对着地球的那个样子。这对于营造适宜生命生存的气候条件自然也是十分不利的。
　
　有利于生命存在的一面
　　坏处说尽了，再来说说好处。
　　虽然恒星经过红巨星阶段，把自己原有的行星都摧毁或者驱逐了，但在这一阶段结束之后，不排除白矮星可以通过以下两种途径获得行星：一是，从别的路过的星系“抢”些行星进来；二是，利用自己周围的尘埃物质重新形成新的行星。事实上，天文学家的确看到很多白矮星周围都带有尘埃盘，而且提出了许多白矮星系形成行星的可能机制。
　　对于外星生命来说，白矮星系的巨大优势是它能非常稳定地存在非常长的时间。
　　我们的太阳是通过核聚变来燃烧的，说实话，它所发出的光和热并不太稳定，所以它只要“打个喷嚏”，就会引起地球气候的剧烈变化。所幸我们正处于太阳活动最稳定的时期，但这一时期最多也只能再维持20～30亿年。
　　还有一类质量只及太阳质量7%～60%的恒星，叫红矮星。这类恒星由于内部氢燃烧得缓慢，因此拥有较长的寿命；还有，它内部的引力根本不足让氢燃烧的产物即氦继续聚合下去，所以不会膨胀成红巨星；再加上它们在宇宙中数量众多（70%的恒星都是红矮星）。因为这三个优势，目前被天文学家认为是存在生命的热门候选者。但红矮星也有一个致命的弱点，即在它生命的很长一段时间内，活动非常剧烈：每天几次的耀斑出现时，紫外辐射会瞬间增强几百到上万倍。在那几分钟内，恒星由红色变成了蓝色，这么强烈的紫外线会杀死行星上的一切生命。
　　白矮星则比红矮星和正处于壮年的恒星都要稳定多了。它是靠着热辐射发光发热的，这个过程非常缓慢而稳定，它的“适宜居住带”可以稳定存在80亿年以上，所以在白矮星附近的“适宜居住带”上，某些形式的外星生命有足够的时间孕育、诞生和进化。此外，白矮星是很常见的一类天体，目前在宇宙中占恒星总数的大约5%，随着时间的推移，这一比例还将不断提高，因为90%的恒星最后都将变成白矮星。从统计学的角度来说，这也是一个无可比拟的数量优势。
　　我们地球上的植物靠光合作用维持生存，但光波的范围很广，只有特定波段的光波才能被用来光合作用。最近新的一项研究表明，在白矮星的“适宜居住带”上，接收到的光的波段，正适宜植物进行光合作用。此外，对于生命，一个很大的威胁是过强的紫外线，因为紫外线会破坏生物体上的DNA。但英国天文学家通过模拟计算发现，在白矮星的“适宜居住带”上，紫外线辐射出奇得温和。这进一步扫除了天文学家对白矮星的偏见。

最容易找到
　　外星生命的地方
　　有一个笑话说，一个醉鬼一天晚上在回家的路上掉了钱，他围着路灯下的一小块地方翻来覆去地找。人家问他钱是在哪儿丢的，他说不知道，因为他走了很长一段路程。那人就笑了，说那你为何老在这里找？醉鬼颇有哲理地说，因为这里是唯一有亮光的地方。
　　用醉鬼的这个例子来比喻目前寻找外星生命的天文学家的处境，倒是颇合适的。为了寻找外星生命，他们总得先找出生命所需的“落脚点”——行星；而且也只能在已发现的行星上寻找生命的痕迹。可是就目前的观测技术而言，连寻找太阳系外行星都非常难办，所以不管有无生命，一旦找到一颗太阳系外行星，他们就要高呼万岁了。
　　就便于寻找行星这一点而言，白矮星正迎合他们的“口味”，因为要是白矮星周围存在行星，那么它们是非常容易被发现的。
　　目前天文学上寻找太阳系外行星最常用的办法之一是“凌星法”，即行星在绕着恒星公转时，在我们的观测视野中，会周期性地遮挡住部分恒星的光线，如此一来就泄露了它们的行踪；遮挡的光线比例越大，发现起来越容易。对于白矮星来说，因为它的尺寸非常小，通常只有一个地球那么大小，所以要是有行星穿越其表面，那会遮挡住很大一部分光线。譬如，如果地球从太阳前面经过，只会让太阳的亮度减弱0.01%；但要是让一颗处在“适宜居住带”上的地球大小的行星，从白矮星前面经过，白矮星的亮度就会减弱50%。
　　而且处于白矮星“适宜居住带”上的行星，由于它们离白矮星近，公转周期短，所以“凌星”现象发生得更为频繁。
　　这一切都为天文学家去发现白矮星的行星提供了极大的便利。正是基于上述原因，天文学家已经紧锣密鼓地开始工作。预计设在智利的大型视场全景巡天望远镜建成之后，10年内将能发现大约1000万颗白矮星，到时候他们就可以一颗一颗地甄别，看看有没有处在“适宜居住带”上的行星。