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命中注定，地球會變成圍繞著膨脹的紅星運轉的一堆焦炭。 ... 這是以太陽為主序恆星的行星逃不過的最終命運。此類主序恆星以氫為燃料，當燃料耗盡時，它們就會轉換成氦，變成紅巨星。雖然太陽轉變為紅巨星對地球來說是個悲傷的消息，但對於位於太陽系最遙遠區域的冰態行星來說是個好消息，它們將首次沐浴在太陽的溫暖中。 ... 在太陽的一生中，它緩慢而穩定地變得越來越亮，越來越熱。大約40億年後它將變成一顆紅巨星，我們熟悉的黃色太陽將變成鮮紅色，此時它主要發出紅外和可見光的低頻能量。它的亮度將增加數千倍，但表面溫度卻變得更低，它的大氣層將膨脹，慢慢吞噬水星、金星，甚至可能吞噬地球。 ... 在太陽的大氣層達到地球軌道的1個天文單位的同時，它會失去大量的質量，這一波噴出的氣體可能會把地球推到射程之外。但無論地球是被吞噬還是被燒焦，地球上所有的生命都將被消失。 ... 然而，位於科羅拉多州博爾德市的西南研究所空間研究部主任·艾倫·斯特恩在《天體生物學》雜誌上發表的論文表示，太陽系其他位置可能會出現適合生命生存的星球。文章中表示，位於10至50個天文單位的行星將成為宜居帶。太陽系的宜居帶是指水可以保持液態的區域。 ... 隨著太陽在變成紅巨星的階段，變得越來越亮，宜居帶將在10至50個天文單位里逐漸轉移。土星、天王星、海王星和冥王星都位於10至50個天文單位內，它們的冰質衛星和柯伊伯帶天體也位於10至50個天文單位內。但並不是所有這些星球都適合生命體存活。 ... 不過，氣態行星土星、海王星和天王星可能不會隨著太陽轉變成紅巨星而變得宜居。天文學家已經在其他星系中發現了離母星非常近的氣態行星，這些「熱木星」似乎能留住它們的氣態大氣層，儘管它們靠近強烈的輻射，而生命不太可能出現在氣態行星上。 斯特恩認為海王星的衛星特里同，冥王星和它的衛星卡戎，以及柯伊伯帶的天體會是最好的候選者。這些天體富含有機化學物質，而且紅巨星的熱量會促使它們冰冷的表面融化成海洋。 ... 斯特恩說，「當太陽變成一顆紅巨星時，太陽系之前的冰世界將會融化，在幾千萬到幾億年內變成海洋綠洲。到那時，我們的太陽系將不再像現在這樣只有地球一個星球有海洋，所有的巨型行星的冰冷衛星，柯伊伯帶的冰冷矮行星都將擁有海洋。到那時，冥王星的溫度和現在邁阿密海灘的溫度差別不大，所以我喜歡把這樣的星球稱為溫暖的冥王星，就像近年來發現的大量圍繞類太陽恆星運行的熱木星一樣」。 太陽的轉變並不能決定全部，行星的特徵也在很大程度上決定了它的可居住性。這些特徵包括行星的內部活動、行星的反射率或反照率，以及大氣的厚度和組成。即使一顆行星具備所有有利於宜居的元素，生命也不一定會出現。 ... 西雅圖華盛頓大學的天文學家、《地球的生與死》一書的合著者唐·布朗利說:「我們不知道生命開始需要什麼。」布朗利說，如果只需要溫暖潮濕的內部環境和有機材料，那麼冥王星、特里同和柯伊伯帶的天體都可以孕育生命。 然而在太陽系早期的幾百萬年里，產生碳質球粒隕石的小行星內部是溫暖和潮濕的，這些天體含有極其豐富的水和有機物質，但並沒有令人信服的證據表明這些小行星中曾經有過生物。布朗利說。 ... 一個行星的軌道也會影響它是否適合生命體存活。例如，冥王星的軌道不像地球那樣規則。冥王星的軌道與太陽的距離會發生變化。從1979年1月到1999年2月，冥王星比海王星離太陽更近，100年後，它離太陽的距離幾乎是海王星的兩倍。這種軌道將使冥王星交替經歷極端的熱和極端的冷。 海衛一的軌道也很奇特。海衛一是唯一一個逆行的大衛星。特里同有這樣一個不尋常的軌道，可能是因為它形成於柯伊伯帶，然後被海王星的引力捕獲。這不會是一個穩定的結果，因為逆行軌道創造了潮汐與海王星的相互作用。科學家們預測，有一天，海衛一要麼撞向海王星，要麼分裂成小碎片，然後在行星周圍形成一個環。 斯特恩說:「海衛一軌道潮汐衰減的時間是不確定的，所以它可能太陽變成紅巨星之前就已經墜毀了。」「如果海衛一沒有墜毀，它最終可能會和冥王星一樣，成為一個富含有機物的海洋世界。」 ... 太陽作為一顆紅巨星將燃燒大約2.5億年，但這足以讓生命存活下來嗎?在紅巨星生命的大部分時間裡，太陽的亮度會比現在亮30倍。在紅巨星階段的末期，太陽的亮度將增加1000多倍，並偶爾釋放出高達當前亮度6000倍的能量脈衝。但這段強烈的光亮期將持續幾百萬年，最多數千萬年。 紅巨星最亮相位的短暫性表明，冥王星上出現生命體的希望不大。冥王星的平均軌道為40個天文單位，太陽的亮度必須是冥王星的1600倍，才能使冥王星獲得與地球上相同的太陽輻射。 布朗利說:「太陽可以達到這種亮度，但只會持續很短的一段時間，只有一百萬年左右。」「從我們的觀點來看，冥王星的表面和大氣將會『改善』，但在相當長的一段時間內，它都無法使生命體存活。 ... 在紅巨星階段之後，太陽將會變得更暗，縮小到地球的大小，變成白矮星。那些沐浴在紅巨星光芒下的遙遠行星將再次變成冰凍的冰世界。 因此，如果生命出現在紅巨星系統中，它需要一個很短的醞釀階段。地球上的生命被認為起源於38億年前，即我們的星球誕生後約8億年。這可能是因為太陽系內部的行星經歷了8億年的小行星撞擊。即使生命立即開始，早期的小行星雨也會「殺死」地球上的生命。 布朗利說，由於紅巨星太陽可能會干擾柯伊伯帶的大量彗星，外行星可能會開始一輪新的撞擊。 ... 「當紅巨星太陽的亮度是太陽的1000倍時，它幾乎一半的質量都流失到了太空中，」布朗利說。這導致軌道上的物體向外移動。氣體損失和其他影響可能會破壞柯伊伯帶的穩定，並造成另一個有趣的轟擊時期。」 但斯特恩表示，由紅巨星太陽形成的宜居行星不會像早期地球那樣經常被撞擊，因為相比於早期小行星帶，今天的柯伊伯帶的物質減少了很多。 此外，由於紅巨星的紫外線輻射很低，外行星不會經歷與地球相同的紫外線輻射。主序星的高強度紫外線會破壞生命起源所需的脆弱蛋白質和RNA鏈，所以地球上的生命只能起源於不受這種光強度影響的水下。因此，地球上的生命與液態水密不可分。但是誰知道在那些不需要防紫外線的行星上可能會產生什麼樣的生命呢? ... 斯特恩認為，我們應該尋找今天圍繞紅巨星運行的類冥王星行星上存在生命的證據。我們目前知道，銀河系中有1億顆太陽型恆星燃燒成紅巨星，斯特恩說，所有這些星系都可能在10至50個天文單位內有適合居住的行星。他說:「這將是對在溫暖、富含水的星球上創造生命所需時間的一個很好的測試。」 布朗利補充說:「富含有機物的遙遠天體被紅巨星烘烤的想法非常有意思，如果它們是生命短暫的棲息地，這將會非常有趣。」「但我很高興我們的太陽還有很長的一段時間才會變成紅巨星。」 ... 接下來會發生什麼？ 雖然我們對太陽系外部的了解大多是基於地球上的望遠鏡進行的遠距離測量，但在2004年1月2日，科學家們近距離觀察到了柯伊伯帶的一個天體。星塵號宇宙飛船在距懷爾特2號彗星136公里範圍內經過，這顆巨大的雪球在它46億年的生命周期中大部分時間都在柯伊伯帶軌道上運行。現在，Wild2主要在木星軌道內運行。星塵號任務的首席調查員布朗利說，星塵號拍攝的照片顯示了一個天體的奇妙表面細節，它的形狀既有古代的，也有近代的。星塵圖片顯示，當Wild2在太陽系內部強烈的太陽熱中迅速解體時，氣體和塵埃將噴射出彗星。 為了更多地了解外太陽系，我們需要發射一艘宇宙飛船去。正是出於這樣的目的，2001年美國國家航空和宇宙航行局開展了「新視野號」任務。 ... 斯特恩是「新視野號」任務的首席研究員。 新地平線任務將允許科學家研究冥王星和卡戎的地質，繪製它們的表面圖，並測量它們的溫度。冥王星的大氣也將被詳細研究。此外，宇宙飛船將訪問柯伊伯帶的冰體，以便進行類似的觀察研究。

內容簡介

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文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/science/kkep92p.html

博客來 https://www.books.com.tw/exep/assp.php/888words/products/0010324113

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