距离太阳系最近的恒星邻居之一——巴纳德星,这几年成了系外行星猎手眼中的富矿。短短八个月内,天文学家接连在那里确认了四颗质量介于地球和火星之间的行星,太阳系里找不到这样规格的成员。然而,剑桥大学天文研究所最新发布的一项研究,给所有关于“地球近邻是否存在第二个家园”的想象浇下了一盆冷水:这四颗行星极可能死气沉沉,完全不适合任何已知形式的生命。

研究团队对巴纳德星本身的化学指纹做了抽丝剥茧的分析,发现了一个在地球上极其隐蔽、在那里却无处不在的矿物线索——方镁石。这颗红矮星的镁元素丰度远超普通恒星,于是它的行星顺理成章地继承了大量镁,最终长出了铺天盖地的方镁石,也就是氧化镁。在地球上,如果你想见到方镁石,得往脚下钻数百公里,到地幔深处才可能撞见它;但在巴纳德星的行星上,方镁石几乎覆盖了行星的固体身体。问题就出在这里:方镁石锁不住水。在地球上,储水大户是橄榄石这类含镁矿物,它们像海绵一样把水收纳进晶体结构里,让整个行星内部循环着水分。可一旦镁以方镁石的形式存在,行星就变成了一块干透的陶片,水来了就流走,几乎存不下。

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“巴纳德星的镁含量高得惊人,所以它的行星也必然富镁。”论文第一作者、剑桥大学天文学研究所的赞德·伯恩这样解释,“在地球上,那些镁会变成橄榄石,而橄榄石对行星内部储水至关重要。”换句话说,同样的原材料,在地球上被加工成了能储水的矿物,而在巴纳德星的行星上却变成了一种极不亲水的化合物。行星有没有水,不只是看一开始能不能收到水,更要看它有没有本事把水留住,在这点上,这四颗行星已经输在了起跑线上。

更为严酷的现实是轨道。这四颗行星几乎贴在母星脸前飞行,它们与巴纳德星的距离只有地球与太阳距离的百分之一到百分之四。这意味着什么?以我们最熟悉的水星当参照物,水星距离太阳约五千八百万公里,而巴纳德星最外围的那颗行星,轨道也比水星近了十倍。任何一颗行星只要离恒星这么近,就等于把自己的大气暴露在辐射风暴的最前线。团队估算,这些行星原本有可能保住大气层大约二十亿年——对一颗寿命百亿年的恒星来说,二十亿年只是一段不算短也不算长的热身期。随后,恒星持续的辐射压力就像一双看不见的手,一层层把它们的大气撕开、吹走,直到行星变成光秃秃的岩石球。

“这些行星从一开始就注定了充满敌意,因为它们太靠近恒星了。”伯恩说,“哪怕是最外边那颗,其轨道也比水星靠近太阳的程度还要近十倍。当你靠恒星这么近,而自身引力又那么小的时候,大气层就只能被吹飞了。”这里的引力小,源于这些行星本身质量有限——它们介于地球和火星之间,个头不算太小,但在红矮星猛烈的耀斑和高能粒子流面前,这点引力根本抓不住轻薄的气体外壳。

这还没完。轨道太近不仅意味着辐射暴击和大气逃逸,还带来了另一个物理上的残酷后果——潮汐锁定。研究团队指出,这四颗行星极有可能全都像月球围绕地球那样,只用同一面永恒地朝向母星。也就是说,在它们大约一百亿年的漫长历史中,行星的昼半球始终被恒星猛烤,而夜半球则永远沉入极寒。哪怕原本有某种脆弱的气候系统,也会在这种永恒的昼夜撕裂中被彻底碾碎。如果行星的一侧永远暴露在骤烈的耀斑下,而另一侧永远没有光,那么任何试图维持液态水、维持某种化学循环的尝试都将徒劳无功。

在这些因素叠加之后,行星系统的紧凑性还送来最后一记补刀。像巴纳德星这样几颗行星挤成一团的系统,由于彼此之间的引力拉扯,往往天生就不稳定。行星可能相撞,可能被甩进恒星焚毁,也可能被抛向更外围的虚空。也就是说,即便亿万年间曾有过大气、曾短暂储存过一点水,行星自身的轨道命运也可能随时打断一切物理化学演化的缓慢进程。

将所有这些证据摊开来看,天文爱好者曾经对巴纳德星燃起的那一点点期待,确实经不起推敲。发现行星并不等于发现宜居行星,甚至不等于发现了温和的行星。与其说这是四个世界的诞生,不如说这是宇宙又一次示范:一颗恒星的成分、行星的矿物食谱、轨道的远近彼此咬合,最终共同判决了一个系统是否有可能孕育生命。巴纳德星的四颗行星,就正好被这条苛刻的因果链判了“极不宜居”。相关论文已发表于《皇家天文学会月报》。