生命会找到出路──红矮星附近的行星适居性之关键

红矮星（M dwarf）占主序星的大部分，是质量最小、颜色最红的恒星，且拥有高比例的类地行星。 因红矮星非常活跃，尤其是在站上主序星舞台前，会发出闪焰和大量的紫外线和X射线。 这些高能辐射会造成行星大气的逸散，所以在红矮星发展早期，其周围行星容易缺少大气，不利生命发展。 但是，由于陨石撞击和火山活动可以重新组成大气，加上红矮星随着年龄会收敛光芒，因此在较老红矮星附近的行星大气仍有可能保留。

科学家藉由观测Barnard’s Star光谱，模拟该位在适居带的行星，其大气随时间的演化。 减少行星大气的主要因素有二：紫外光和日冕质量抛射（corona mass ejection）。 此研究主要考虑红矮星发出的紫外光，对适居行星大气的影响，暂不考虑日冕质量抛射的影响。 此颗红矮星的紫外光较太阳强（如图一）。 而在恒星活跃期，会出现闪焰（flare）并发出更多紫外射线。 其闪焰强度亦比太阳强，但幸运的是强度会随恒星年龄下降。

图说：图一是适居带行星感受到的光强度（纵轴）随波长（横轴）的分布。 红色线是太阳光谱，而黑色线是红矮星在宁静期的光谱。 从图上可以看到，容易造成大气散逸的紫外光和X射线的光强度，在红矮星中比太阳高。 已知行星大气散逸的方式有二。

（1）热散逸（thermal escape）──粒子因热运动速度超过脱离速度。 （2）离子散逸（ion escape）──恒星高能辐射和太阳风作用并带走大气。 经电脑模拟发现，在没有闪焰的时期，大气散逸速度仅较地球略高。 但在闪焰时期，会释放出更多能有效加热大气的紫外光，因此逸散速度就高很多（如图二）。 因此，红矮星闪焰时期的占比，是行星大气生存的关键，进而影响行星的适居性。

图说：图二是模拟类地球行星的大气，在不同紫外线强度所造成的离子散逸情形。 图上亮面朝向恒星、纵轴垂直轨道面、而横轴则沿恒星和行星两者连线方向，两轴都以地球半径为单位。 颜色轴则显示散逸的离子密度。 由左而右，Base：恒星是太阳，Quiet：恒星是宁静时期的红矮星，可看到其造成的离子散逸程度和太阳差不多，Flare：恒星是闪焰活跃期的红矮星，可看到相较前两者高很多的离子散逸。

数据源：Astrobites 。

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