紅矮星的狂暴：Wolf 359的輻射如何摧毀外星大氣層

距離地球僅7.8光年的紅矮星Wolf 359，雖然可能擁有行星，但其強烈的X射線和紫外線輻射使得這些行星的宜居性大打折扣。研究顯示，只有那些距離恆星較遠、且擁有厚重大氣層的行星，才有可能維持生命。然而，頻繁的X射線爆發更增加了挑戰，這些爆發很可能在生命形成之前就將宜居帶內的行星大氣層剝離殆盡。

根據一項利用美國太空總署（NASA）的錢德拉X射線天文臺和歐洲太空總署（ESA）的XMM-牛頓衛星資料的新研究，圍繞其他恆星執行的行星可能面臨極端的太空天氣。這項研究探討了X射線輻射如何影響宇宙中最常見的恆星型別周圍的潛在系外行星。天文學家發現，一顆行星若想支援生命，必須擁有像地球一樣的厚重大氣層，並且距離其宿主恆星足夠遠，以避免有害輻射。

研究物件之一的Wolf 359是一顆紅矮星，質量約為太陽的十分之一。紅矮星是宇宙中最豐富的恆星型別，可以燃燒數十億年，理論上為生命的發展提供了充足的時間。Wolf 359距離我們僅7.8光年，也是距離太陽系最近的恆星之一。哈佛-史密森尼天體物理中心（CfA）的Scott Wolk表示：「Wolf 359可以幫助我們解開恆星與宜居性之間的秘密。它如此接近，且屬於如此重要的恆星型別，這是一個絕佳的組合。」

由於紅矮星是最普遍的恆星型別，天文學家一直努力尋找圍繞它們執行的系外行星。雖然光學望遠鏡發現了一些證據表明Wolf 359周圍可能存在兩顆行星，但這些結論仍受到其他科學家的質疑。Wolk補充道：「雖然我們尚未證實Wolf 359周圍存在行星，但這似乎非常有可能。這使得它成為研究這類恆星周圍行星狀況的理想試驗場。」

Wolk及其團隊利用錢德拉和XMM-牛頓衛星，研究了Wolf 359對其周圍潛在行星釋放的穩定X射線和極端紫外線（UV）輻射量。他們發現，Wolf 359釋放的破壞性輻射足以讓只有那些擁有二氧化碳等溫室氣體大氣層、且距離恆星較遠的行星才有可能維持生命。CfA的共同作者Vinay Kashyap表示：「僅僅遠離恆星的有害輻射並不足以使其宜居。Wolf 359周圍的行星還需要像地球一樣被溫室氣體覆蓋。」

為了研究高能輻射對潛在行星宜居性的影響，團隊考慮了恆星的宜居帶——即恆星周圍液態水可能存在於行星表面的區域。由於紅矮星的亮度遠低於太陽，Wolf 359的宜居帶外緣僅為地球與太陽距離的15%。然而，目前發現的兩顆潛在行星都不在Wolf 359的宜居帶內，一顆距離恆星太近，另一顆則太遠。

研究團隊還考慮了輻射對尚未探測到的宜居帶內行星的影響。他們得出結論，位於宜居帶中部的類地行星應該能夠維持大氣層近20億年，而位於外緣的行星則可能無限延續，這得益於溫室氣體的增溫效應。

然而，對於圍繞Wolf 359等恆星執行的行星來說，X射線爆發是另一個重大威脅。結合錢德拉和XMM-牛頓的觀測資料，團隊在3.5天內發現了Wolf 359的18次X射線爆發。推斷這些觀測到的爆發，團隊預計在更長的時間內會發生更強大且更具破壞性的爆發。穩定的X射線和UV輻射以及爆發的綜合效應意味著，任何位於宜居帶內的行星都不太可能長期維持足夠的大氣層，以支援像地球上的多細胞生命形成和生存。唯一的例外是，如果行星具有顯著的溫室效應，則可能在外緣的宜居帶內維持生命。

這些研究結果在美國天文學會於馬裡蘭州國家港舉辦的第245次會議上發表，並正在準備發表於科學期刊。NASA位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心負責監督錢德拉X射線天文臺計劃，而史密森尼天體物理中心的錢德拉X射線中心則負責從麻薩諸塞州劍橋的科學運作和伯靈頓的飛行運作。