系外行星的外星生命：不稳定的太空天气的好处

一系列强大的恒星耀斑的艺术性渲染。

强大的恒星耀斑可能不会阻止系外行星的生命，可能有助于其探测。

根据西北大学的一项新研究，尽管行星的恒星发出猛烈且无法预测的恒星耀斑并不一定会阻止生命的形成。

恒星耀斑是由恒星散发出来的，它们是磁性图像的突然闪烁。在地球上，太阳耀斑有时会损坏卫星并破坏无线电通信。在宇宙的其他地方，健壮的恒星耀斑也具有耗尽和破坏大气气体（如臭氧）的能力。如果没有臭氧，有害水平的紫外线（UV）可以穿透行星的大气层，从而减少了其掩藏表面生命的机会。

由西北航空领导的团队将3D大气化学和气候模拟与来自遥远恒星的火炬数据相结合，发现恒星耀斑在行星的大气层和宜居性的长期演变中可能起着重要作用。

“我们将经历了耀斑的行星与没有经历耀斑的行星的大气化学性质进行了比较。这项研究的第一作者，西北地区的霍华德·陈说：“长期的大气化学性质大不相同。”“连续的耀斑实际上将行星的大气成分推向了新的化学平衡。”

该研究的资深作者丹尼尔·霍顿（Daniel Horton）补充说：“我们发现恒星耀斑可能不会排除生命的存在。”“在某些情况下，燃烧不会侵蚀所有的大气臭氧。水面生活可能仍然有战斗的机会。”

这项研究将于12月21日发表在《自然天文学》杂志上。这是西北大学，科罗拉多大学博尔德分校，芝加哥大学，麻省理工学院和NASA系外行星系统科学（NExSS）研究人员的共同努力。

霍顿（Horton）是西北大学温伯格文理学院的地球与行星科学助理教授。陈博士霍顿（Horton）气候变化研究小组的候选人，美国宇航局（NASA）的未来调查员。

耀斑的重要性

所有恒星-包括我们自己的太阳-都会耀斑或随机释放存储的能量。对于地球人来说幸运的是，太阳耀斑通常对地球的影响很小。

这项研究的合著者，科罗拉多大学的天文学家艾里森·扬布洛德（Allison Youngblood）说：“我们的太阳更像是一个温柔的巨人。”“它年龄较大，不如年轻和较小的恒星活跃。地球还具有强大的磁场，可以偏转太阳的有害风。”

不幸的是，大多数潜在可居住的系外行星并不那么幸运。为了使行星具有潜在的生命，它们必须离恒星足够近，以至于它们的水不会冻结，但又不能离得太近以至于水蒸发。

霍顿说：“我们研究了在M和K矮星的可居住区域内运行的行星，这些矮星是宇宙中最常见的恒星。”“这些恒星周围的可居住区域较窄，因为这些恒星比像太阳这样的恒星更小且功率更小。另一方面，M和K矮星被认为比我们的太阳具有更频繁的爆发活动，而且它们被潮汐锁定的行星不太可能具有磁场来帮助偏转其恒星风。

Chen和Horton之前曾对M矮星体系统的长期气候平均值进行过研究。但是，耀斑会在数小时或数天的时间内出现。尽管这些短暂的时标可能很难模拟，但合并耀斑的影响对于形成更完整的系外行星大气图很重要。研究人员通过将2018年启动的NASA的Transoing Exoplanet Satellite Survey的耀斑数据纳入其模型仿真来实现这一目标。

用耀斑探测生命

如果这些M和K矮系系外行星上有生命，以前的工作假设恒星耀斑可能使它更容易被发现。例如，恒星耀斑可以将指示生命的气体（例如二氧化氮，一氧化二氮和硝酸）的含量从难以察觉的水平提高到可检测的水平。

Chen说：“通常将太空天气事件视为对宜居性的损害。”“但是我们的研究定量地表明，某些太空天气实际上可以帮助我们检测可能表示生物过程的重要气体的特征。”

这项研究涉及了来自不同背景和专业知识的研究人员，包括气候科学家，系外行星科学家，天文学家，理论家和观察员。

“这项项目是团队出色的集体努力的结果，” CU Boulder的行星科学家，该研究的合著者Eric T. Wolf说。“当研究太阳系外行星的状况时，我们的工作凸显了跨学科工作的好处。”

参考：Howard Chen，Zhuchang Zhan，Allison Youngblood，Eric T.Wolf，Adina D.Feinstein和Daniel E.Horton的“耀斑驱动的大气化学岩石宜居带世界的持久性”，2020年12月21日，自然天文学。DOI：
10.1038 / s41550-020-01264-1

该研究得到了NASA地球与空间科学与技术研究生研究奖（编号80NSSC19K1523）的支持。