我們知道的唯一有生命的行星——地球——圍繞著一顆恒星，即我們的太陽運(yùn)行。因此，我們有理由認(rèn)為，尋找外星生命的最佳地點(diǎn)是圍繞單一恒星運(yùn)行的行星。但是大多數(shù)銀河系的恒星都不是孤獨(dú)的。它們大多數(shù)（85%）都有伴侶，兩顆恒星圍繞著一個(gè)共同的質(zhì)心運(yùn)行。圍繞兩顆恒星運(yùn)行的行星能否孕育生命？這種可能性讓人想起了虛構(gòu)的塔圖因世界，在史詩般的太空歌劇《星球大戰(zhàn)》中，一顆炎熱的沙漠行星圍繞著一對雙星運(yùn)行。

2022年5月23日，丹麥哥本哈根大學(xué)的天文學(xué)家提出，有兩個(gè)太陽的行星可能與地球有很大不同。天文學(xué)家不知道身處雙星系統(tǒng)如何影響潛在的宜居性。但是很明顯，這種系統(tǒng)為生命提供了不同于我們太陽系的條件。

他們的研究--發(fā)表在同行評議的《自然》雜志上--探討了雙子星行星。它討論了來自智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）望遠(yuǎn)鏡的新觀測結(jié)果。在這項(xiàng)研究中，ALMA觀測了一個(gè)名為NGC 1333-IRAS2A的年輕雙星系統(tǒng)，該系統(tǒng)距離地球約1000光年。

雙星系統(tǒng)中的行星

科學(xué)家們曾經(jīng)認(rèn)為，尋找外星生命的最佳地點(diǎn)是在單一的、類太陽的恒星周圍的行星上。這在某種程度上可能仍然是正確的，但是現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)，在各種恒星系統(tǒng)中都可能存在宜居的條件。例如，在紅矮星——比我們的太陽更小、更冷的恒星的宜居帶中甚至發(fā)現(xiàn)了地球大小的巖石行星。宜居帶是指在一顆恒星周圍的區(qū)域，溫度可能允許液態(tài)水在行星或衛(wèi)星上存在的區(qū)域。

在雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)越來越多的系外行星，也就是說，行星不止存在于單星系統(tǒng)中。這些發(fā)現(xiàn)表明，行星是常見的，圍繞著所有不同種類的恒星運(yùn)行。

此外，新的技術(shù)和儀器使天文學(xué)家能夠更仔細(xì)地觀察這些世界中的一部分。這項(xiàng)新研究的主要作者，哥本哈根大學(xué)尼爾斯-玻爾研究所的Jes Kristian J?rgensen指出：

這一結(jié)果令人振奮，因?yàn)樵谖磥韼啄陜?nèi)，尋找地外生命的工作將配備幾個(gè)新的、極其強(qiáng)大的儀器。這增強(qiáng)了了解行星如何在不同類型的恒星周圍形成的意義。這樣的結(jié)果可能會精確地指出哪些場所對探測生命的存在有吸引力。

氣體和塵埃的迸發(fā)

NGC 1333-IRAS2A是一個(gè)非常年輕的雙星系統(tǒng)——只有大約1萬年的歷史，它仍然被氣體和塵埃盤所包圍。尼爾斯-玻爾研究所的共同作者Rajika Kuruwita說：

觀測使我們能夠放大恒星并研究塵埃和氣體如何向圓盤移動。模擬將告訴我們哪些物理學(xué)定律在起作用，以及這些恒星在我們觀察到的快照之前是如何演變的，以及它們未來的演變。

研究人員注意到，氣體和塵埃的運(yùn)動并不總是連續(xù)的。有時(shí)在持續(xù)10~100年的時(shí)期，每1000年發(fā)生一次——"爆發(fā) "的活動。在這時(shí)候，雙星的亮度變得比正常情況下高10~100倍。科學(xué)家們說，這種模式是由雙星的雙重性造成的。這兩顆恒星圍繞著一個(gè)共同的引力點(diǎn)互相環(huán)繞。當(dāng)它們這樣做時(shí)，它們的聯(lián)合引力導(dǎo)致大量的氣體和塵埃向內(nèi)朝向恒星墜落。Kuruwita解釋到：

墜落的物質(zhì)將引發(fā)顯著的加熱。熱量將使恒星比平時(shí)明亮得多。這些爆裂會把氣體和塵埃盤撕裂。雖然圓盤將再次建立起來，但爆發(fā)仍可能影響后來的行星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

其它行星和彗星

這些爆發(fā)是重要的觀察結(jié)果，盡管該系統(tǒng)仍然太年輕，不可能形成行星。然而，研究人員希望研究其它的行星系統(tǒng)，以便與NGC 1333-IRAS2A的結(jié)果進(jìn)行比較。

此外，研究人員還想觀察其它天體，如系外彗星。與系外行星一樣，這些是圍繞其它恒星運(yùn)行的彗星。在我們自己的太陽系中，人們認(rèn)為彗星可能將生命的分子構(gòu)件帶到了古代地球。同樣的情況是否也會發(fā)生在其它行星系？J?rgensen說：

彗星很可能在創(chuàng)造生命進(jìn)化的可能性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。彗星通常有很高的冰含量，并存在著有機(jī)分子。完全可以想象，在行星貧瘠的時(shí)期，彗星中保存的有機(jī)分子，后來，彗星的撞擊將把這些分子帶到行星表面。

由爆炸引起的加熱將引發(fā)塵埃顆粒和周圍的冰的蒸發(fā)。這可能會改變形成行星的物質(zhì)的化學(xué)成分。

ALMA所覆蓋的波長使我們能夠看到相當(dāng)復(fù)雜的有機(jī)分子，即具有9-12個(gè)原子并含有碳的分子。這些分子可以成為更復(fù)雜分子的基石，而更復(fù)雜分子是我們已知的生命的關(guān)鍵。例如，在彗星中發(fā)現(xiàn)的氨基酸。

詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡對雙星系統(tǒng)中的行星的觀測

ALMA的觀測是在了解行星系統(tǒng)如何形成方面的一大進(jìn)步。不僅是在雙星的周圍，而且對于一般的恒星也是如此。很快，NASA的韋伯望遠(yuǎn)鏡也將探索宇宙，并將能夠更仔細(xì)地觀察雙星系統(tǒng)，如NGC 1333-IRAS2A。

對于那些確實(shí)有行星的系統(tǒng)，韋伯可以分析其中一些行星的大氣層，尋找可能的生物特征。這些氣體如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳或甲烷，可能是生命的證據(jù)。

ELT和SKA

ELT（歐洲極大望遠(yuǎn)鏡）和強(qiáng)大的SKA（平方千米陣列）也將加入韋伯計(jì)劃。這兩臺望遠(yuǎn)鏡都計(jì)劃在本世紀(jì)末開始觀測。尤其是ELT，將能夠研究系外行星的大氣層。J?rgensen說：

SKA將允許直接觀測大型有機(jī)分子。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在紅外線下運(yùn)行，特別適合觀測冰中的分子。最后，我們還有ALMA，它特別適合觀測氣體形式的分子。將不同的來源結(jié)合起來，將提供大量令人興奮的結(jié)果。

事實(shí)上，未來幾個(gè)月和幾年對于系外行星的研究來說將是令人興奮的。ALMA望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)為雙星系統(tǒng)和系外行星提供了寶貴的新見解。這將繼續(xù)由韋伯、ELT、SKA和其它望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行。它們會發(fā)現(xiàn)什么？

總結(jié)：一項(xiàng)新的研究調(diào)查了與我們的太陽系非常不同的雙星行星是否可以支持生命。這樣的行星可能是尋找外星生物證據(jù)的好目標(biāo)。

關(guān)于作者

保羅·斯科特·安德森（Paul Scott Anderson）在學(xué)校時(shí)，他就以對太空探索和天文學(xué)的熱情而聞名。他在2005年開始了他的博客 The Meridiani Journal，這是一個(gè)關(guān)于行星探索的記事。2015年，該博客改名為Planetaria。雖然對太空探索的所有方面都感興趣，但他的主要熱情是行星科學(xué)。2011年，他開始以自由職業(yè)者的身份撰寫關(guān)于太空的文章，目前為《美國太空》和《未來主義》（Vocal的一部分）撰稿。他還為《今日宇宙》和《太空飛行內(nèi)幕》撰稿，并在《火星季刊》上發(fā)表文章，并為iPhone和iPad的著名iOS應(yīng)用程序Exoplanet撰寫補(bǔ)充文章。

原文鏈接

論文網(wǎng)址：Binarity of a protostar affects the evolution of the disk and planets | Nature

原文網(wǎng)址：Can binary-star planets support life? (earthsky.org)