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宇宙模拟显示银河系环境有利于生命 但它并非唯一宜居星系

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研究人员利用EAGLE宇宙学模拟追踪星系数亿光年范围内的演化,评估宇宙中哪些地方能为生命提供较稳定的环境。结果显示,今天的银河系属于适宜生命发展的典型星系:它能够持续形成潜在宜居行星,同时遭遇极端宇宙灾害的风险较低。研究发表于《皇家天文学会月刊》,但它评估的是生命可能生存的条件,并没有发现地外生命,也不能预测某颗行星上是否真的有生命。


模型综合考察恒星形成与寿命、重元素的产生和分布,以及类地行星形成的可能性。研究人员还模拟了五类可能威胁生命的事件:核心坍缩超新星、Ia型超新星、伽马射线暴、恒星之间的近距离遭遇,以及星系中心类星体释放的强烈辐射。研究将灾害分成两种:一种会杀死行星上现存的生命,但理论上仍可能重新出现生命;另一种则可能剥离行星大气或海洋,使其长期不再适合生命存在。

模拟显示,宇宙早期新形成的星系往往更密集,恒星形成速度也更快,因此超新星等灾害更频繁。恒星拥挤会增加彼此近距离掠过、扰乱行星轨道的风险;伽马射线暴则可能在更大范围内破坏行星表面环境。银河中心区域总体风险较高,而星系外围若重元素太少,又可能不利于类地行星形成。研究者同时指出,在银河系内部,模型并未显示宜居时间随距中心距离呈现特别强烈的偏好,因此不能把太阳所在位置视作已被证明的唯一“黄金地带”。



就银河系目前的环境而言,研究估算,在与太阳过去约45亿年相近的时间尺度内,因宇宙爆炸或恒星近距离遭遇而经历“灭绝事件”的恒星约占0.1%。这里的“灭绝”指行星上的既有生命可能被消灭,并不等同于行星从此永远无法再孕育生命。研究还发现,小型、致密且恒星形成活跃的星系可能更加危险;银河系则与其他高效将宇宙原料转化为潜在宜居环境的星系相似,并非宇宙中独一无二的例外。

研究团队将这种“宜居性”按单位恒星质量或重子物质所能提供的潜在宜居时间进行估算。模型显示,宇宙近几十亿年来新增宜居时间的速度正在放缓,原因是灾害发生率逐渐抵消新行星形成带来的机会。研究没有计算出生命实际出现的概率,因为生命如何起源仍未知;结论也依赖于灾害影响范围、恒星形成和行星形成等模型假设。作者特别指出,超新星与其他灾害影响半径的估算仍较简化,模拟对星系内部小尺度结构的分辨能力也有限,因此银河系“适宜生命”的判断仍需随着观测和模型改进继续修正。

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