03.07 红矮星比太阳的寿命长很多,那么红矮星的行星是否比太阳的行星更容易诞生超级文明?

萌宠见闻


恒星的寿命与其质量大小息息相关。质量越大的恒星其内部的核聚变反应效率越高,其主序星阶段的寿命就越短。一些大质量恒星的寿命甚至只有数百万年。如同太阳这样的中等质量恒星寿命在100亿年左右。而一些低质量(0.50倍太阳质量以下)的恒星寿命能达到数千亿年,相当于“只有”138亿岁的宇宙来说,现在的这些小个头的恒星还处于幼年期。

图:恒星质量与寿命的关系

大多数红矮星的质量都在太阳质量的三分之一以下,所以它们的寿命都长达上千亿年。而且,由于其内部能形成充分的对流,使得氦不会在核心处堆积,它也不会在寿命末期形成巨大的红巨星。红矮星占恒星数量的绝大多数,目前观测到的比例约为73%。太阳这么大质量的恒星比宇宙中85%的恒星都要大。

图:红矮星(左)与太阳的比较



由于它们释放能量的速率较低,使得它的光度较低。这使得红矮星的宜居带离红矮星的距离较近。宜居带的位置可由下面这个公式求得:

dAU就是宜居带的距离,单位是“天文单位”,计作AU,1天文单位就是地球到太阳的平均距离,Lstar是恒星的光度,Lsun是太阳的光度。根据这个公式可以得到下图:
图:光度与宜居带的关系

从上图可见,光度为太阳四分之一的红矮星的宜居带离它只有0.5个天文单位。

红矮星由于质量较小,燃烧不稳定。有时会在数秒钟时间内爆发出超平时千倍的亮度。由于行星宜居距离较近,这样的爆发无疑会对行星上的生物产生致命的威胁。事实上,这样的爆发经历数次后,行星的大气层、液态水就会被破坏殆尽。

图:南门二(比邻星)

,由哈勃望远镜拍摄

离太阳系4.22光年的比邻星就是一颗红矮星。在2017年3月24日,位于南美洲智利的阿塔卡马望远镜就观测到了这样一次耀斑爆发,其亮度在10秒钟的时间上升了1000倍,比最猛烈的太阳耀斑都还强烈10倍。位于比邻星宜居带的那颗行星(确实存在)即便是有大气和海洋,都在这样的数次爆发中破坏殆尽了。

所以,红矮星可能并不适应生物生存,更不用说诞生文明了。


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答:只考虑这一个因素是片面的,红矮星的主序星时期长达上千亿年,在时间上确实有助于生命的演化;但是红矮星的周边环境,也有着不利于生命演化的一方面。


红矮星是宇宙中,质量偏小的一类恒星(小于0.8个太阳质量),我们太阳属于中等质量的黄矮星,恒星质量决定了恒星的寿命。

恒星在主序星时期,内部主要进行着氢元素向氦元素聚变的过程,其中氕聚变为氘的反应,控制着恒星主序星时期的反应速度。

天体质量达到大约75个木星质量时,内部的核聚变将被点燃成为恒星,恒星的质量越大,在刚形成时内部温度和压力越高,氢元素的核聚变反应越快。


像红矮星这样的小质量恒星,主序星时期长达数百亿到千亿年,太阳的主序星时期为110亿年,大质量恒星的主序星时期只有1000万年左右。

这就导致了,在红矮星周围的行星,有更长的时间演化出生命,而且科学家发现恒星质量分布规律,呈现下面的金字塔图:

质量越小的恒星数量越多,在我们银河系中,有超过70%的恒星属于红矮星,比如距离我们太阳最近的半人马座三星,其中的比邻星就是一颗红矮星,质量为太阳的12%。


从恒星寿命上看,红矮星拥有更多的时间,让周围行星演化出生命,但是生命的演化受众多因素影响,红矮星也有着不利于生命演化的因素,比如:

(1)红矮星的核聚变反应速度慢,意味着适居地带距离恒星更近,加上红矮星的耀斑更频繁,这对生命来说是致命的;

(2)红矮星引力小,清空附近小天体的能力相对较弱,这些天体会对行星上的生命造成一定威胁;

(3)宇宙年龄才138亿年,红矮星年龄高达1000亿年,所以现阶段红矮星的寿命优势,并没有明显体现出来。


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红矮星比太阳的寿命长很多,那么红矮星的行星是否比太阳的行星更容易诞生超级文明?

理论上来看确实是这样,红矮星即使从宇宙初期就诞生,那么到现在为止也不过刚过了幼儿期而已!红矮星的整个生命周期更是高达上千亿年到上万年!红矮星为什么能燃烧那么久?在如此漫长的生涯中能诞生生命吗?似乎这都是一个有趣的问题,我们来简单讨论下!


红矮星(M型主序星)是质量在0.8倍太阳质量以下,80-100倍木星质量以上的恒星,这一类恒星核心刚足够氢元素聚变,表面温度比较低(2500K-5000K)!太阳系最近的恒星比邻星就是一颗典型的红矮星,但它并不能为我们肉眼所见,我们看到的是半人马座α星A(南门二),它是这个三星系中的主星!

恒星的质量与寿命以及各项参数之间的关系,最右侧就是M型主序星的参数,比邻星就属于这一类恒星!

这是红矮星内部的结构模型,与黄矮星等恒星不一样,它没有辐射层,内部氢核聚变产生的氦元素可以通过对流分散到恒星各处,而其他区域的氢元素则可以通过对流交流到核心参与聚变!因此红矮星的氢元素利用效率极高,而黄矮星等以上的恒星却因为有一个辐射层阻挡,导致其外部有大量的氢元素无法参与到内核的聚变中(一般恒星只在内核0.25R区域内发生核聚变),而且导致氦元素堆积,黄矮星在离开主序星阶段10亿年内将发生氦闪!


说完了红矮星超长寿命的缘由,我们来了解下红矮星超长的寿命周期内能让行星产生生命不?很多朋友可能认为红矮星燃烧缓慢比较稳定,但其实不然,因为红矮星的温度比较低,燃烧反而不太稳定,时不时的剧烈活动会让行星处在极度辐射之下,这对行星生命发展是极度不利的!

比邻星的宜居带极度靠近恒星,因此行星对于恒星的活动非常敏感!理论上行星很难产生生命!但有一种状况例外,比如行星被恒星潮汐锁定,尽管这对于行星面向太阳的一侧也许是一种极端的考验,但晨昏线附近也许是一个生命的诞生之地!只要有足够的条件,生命总是能找到出路,红矮星并非生命禁区,只是它的条件相对比较差一些,但好在它寿命够久,能给予生命超级VIP时间,太阳可以吗?当然这会地球人都已经在打算星辰大海了哈..........


星辰大海路上的种花家


红矮星寿命长不假,但由于其运行规律和宜居带太近,形成生命的条件比较苛刻,因此如果以地球文明为衡量标准的话,这样的文明诞生不容易。

在宇宙中,质量越大的恒星寿命越短,质量越小的恒星寿命越长,这已经是人类发现的一个重要规律。我们太阳是一颗黄矮星,主序星寿命约为100亿年。太阳是人类生命圈中的主恒星,因此就成了人类丈量宇宙恒星的一把尺子,一般都以太阳质量来论恒星大小。

目前已知最大的恒星是r136a1,为太阳质量的265倍,这颗恒星的寿命大概只有300万年,只是太阳寿命的3333分之一;而距离我们最近的一颗红矮星叫比邻星,质量为太阳的8分之一,寿命却有1000亿年。一些科学家把太阳质量7%~60%之间的恒星叫做红矮星,这类的恒星占银河系恒星的75%(也有其他不同的分类)。

红矮星最小的只有太阳质量的7%多一些,这样的红矮星寿命恐怕要达到上万亿年。

宇宙能不能有这样长的寿命呢?目前尚无定论,但有一些科学家认为,宇宙寿命很可能只有几百亿年。

这样看来红矮星是与宇宙同辉同存亡的天体,一个明显的事实就是宇宙诞生138亿年了,科学家们宇宙观测发现的所有红矮星,现在都还是生机勃勃,没有一颗呈现出老态。

这样看来,红矮星寿命最长,因此孕育生命和文明的时间也就最长,应该最利于文明的发育和成长吧?

事实并非如此,根据地球生命的状态,液态水是生命诞生和养育的基本条件,这样人类就划分了一个宜居带,就是有生命的行星距离自己主恒星的最适宜居住距离。

在我们太阳系这样的宜居带就在1.4亿公里~2.4亿公里之间,因此地球和火星在这个范围之内。但红矮星由于其体积小,热度和亮度都较小,宜居带就要近很多,一般都会在太阳系的水星轨道之内这个范围。

2016年欧洲南方天文台发现了比邻星b,这是一颗围绕着比邻星运行的行星,正好在宜居带,距离其主恒星比邻星只有0.047个天文单位(约700万公里)。这是个距离将达到人类派出的帕克太阳探测器距离太阳最近时差不多的距离,要知道“帕克”可是要冒着1400度(摄氏度,后同)高温抚摸太阳的啊。比邻星b却要天天在这水深火热中运行,还宜居带?


因此,红矮星系统的行星宜居带就会产生两个问题,一个是潮汐锁定,另一个是恒星爆发的辐射伤害。

潮汐锁定就像我们地球和月球一样,地球把月球潮汐锁定了,这样月球就只有一面老对着地球,因此这张不变的脸人类高兴也得看,不高兴还得看。地球不发光不发热,月球那张老不转过去的脸到没什么,但如果地球被太阳锁定,老是一半朝着太阳,年复一年的暴晒,晒得天干地裂;而另一面永远在黑暗中,年复一年的冰天雪地,生命怎么存活?

红矮星的宜居带行星如果这样是个什么状态?有人分析,被晒的一面长期炽热赤地万里,背阴的一面永远暗无天日,严寒覆盖,甚至大气都可能被冻结,这样的宜居还有什么生命能够适应?

还有由于距离太近,红矮星的核聚变燃烧对流强烈,可以从中心一直翻腾到表面,随便冒出几个泡泡,就有强大的高能带电粒子辐射摧毁行星大气。

因此,在红矮星上形成生命的可能性并不高。

但现代一些最新的研究认为,红矮星这种不太稳定的脾气只是在形成早期,到了后期就会日趋稳定。

由于红矮星寿命特长,后期的行星还有重生的机会,因此生命也是有可能在红矮星系里诞生的。

现在科学界已经发现了数百上千颗围绕在红矮星周围的太阳系外行星,有一些在宜居带,很可能会有液态水,至于有没有生命或者文明存在,尚在持续的观测追踪中,或许会有新的发现也未可知。

另外,宇宙文明并不一定完全是地球类生命文明,不同形式的文明对环境的要求很可能完全不一样,从这个角度来说,红矮星超长的寿命条件,很可能成为文明的摇篮。

而且人类文明如果能够长远延续的话,在太阳系不宜居时,很可能会移民到一颗红矮星的势力范围继续繁衍生息呢。

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恒星的质量和寿命成反比,质量越大的恒星寿命越短


目前发现的恒星r136a1质量为太阳的265倍,但因为内部核聚变反应太剧烈而导致寿命只有300万年,而我们的太阳作为一颗中等偏下质量的黄矮星,寿命可以达到100亿年左右,但红矮星作为恒星质量的下限,内部核聚变反应因为质量太小而比较“温和”,所以预计寿命或许能达到上千亿年,最起码在宇宙诞生到现在这138.2亿年间没有发现一颗死亡的红矮星。

正因为红矮星的超长寿命,《流浪地球》中的人类才打算前往4.22光年外的比邻星,因为比邻星本身就是一颗红矮星,但电影和现实毕竟不太一样,红矮星的超长寿命并不代表就适合文明长期发展。



文明诞生前首先要有生命,而生命必须位于宜居带之内,宜居带的范围取决于恒星的质量和状态,我们太阳系的宜居带位于金星和火星轨道之间,但这是得益于我们的太阳质量还算可以,如果我们的太阳是一颗红矮星的话,能量释放就会大打折扣,宜居带会从地球前移至水星轨道以内。

红矮星内部核聚变再怎么“温和”也挡不住它作为一颗恒星的事实,恒星活动产生的强辐射会给红矮星宜居带的生命带来致命打击,恒星和行星距离太近还可能引起潮汐锁定现象,到时候这颗行星的正面和背面会因为炎热和严寒成为生命地狱。



虽然宇宙很大,但生命的诞生几率真的很小,原始生命要经历长时间的温度进化后才有可能产生文明,这期间需要长达数亿年甚至数十亿年的稳定才行


宇宙探索未解之迷


关于这个问题,我们很多情况下也仅仅是推测。红矮星确实比黄矮星寿命长的多的多。能够出现生命的概率也确实很大。而且,红矮星在整个宇宙中都很常见。反而我们的太阳黄矮星所占的比例不高。红矮星系统允许生命需要注意一下一些问题。

首先,红矮星在形成初期活动剧烈,会释放很强大的能量。例如太阳带电粒子流。这种东西在红矮星系统最初的时候很频繁,而且强度比太阳剧烈的多,所以对生命是毁灭性的。但是生命如果熬过最初的耀斑活跃期以后,后面红矮星会提供很持久的光照。这个有可能允许孕育生命。

其次,因为红矮星非常小,相比太阳小巫见大巫。所以提供的引力也不强。要俘获类似于地球一样大小的行星,必须轨道很近。如果轨道过于接近就会有一个现象出现。就是引力潮汐锁定,就如同地球月球系统一样,只有一面永远面对着太阳。所以导致行星表面一面温度超级高,一点温度很低很低,只有阴影与阳光交汇区可能会有合适的生命。

如果行星有大量液体,就会有行星大气循环系统,可能会好些。

以上内容讲解也比较笼统,总之,生命的形式以及给予如何的环境下形成?我们人类终究是井底之蛙。我们是基于液态水,碳基。说不定也某种生命体基于硅元素,液体甲烷。甚至有可能其他生命形式的要素完全不存在于我们世界的规则。人外有人,天外有天。



夺命夯大力


这个未必,行星上能否出现生命关键在于行星是否位于恒星系的宜居带

所谓的宜居带就是适合生命生存的条带,比如太阳系的宜居带就介于金星和火星之间。

在进入整题之前,我们还需要简单的说明一下文明和生命并不是一回事。

行星是生命的载体,更是文明的载体,生命可能在彗星小行星上诞生,但文明几乎只能以行星这种载体作为孕育之地。

这里说明了生命和文明并不是一回事,比如地球在过去的46亿年演化过程中,最早的生命可以追溯到38亿年前,但由生物创立的已知的可以称为文明的历史只有人类文明,时间不过7000年,这和几百万年的人类历史也有区别,这里就不多以区别。

人类文明,人类所建立的物质文明和精神文明,统称为人类文明。在人类学和考古学中,文明也可以指人进化脱离了动物与生俱来的野蛮行径,用智慧建立了公平的规则社会,例如华夏文明、古印度文明、希腊文明和埃及文明等。

那为什么我们的答案未必呢?现在我们假设在距离太阳数光年的地方有一颗红矮星,但遗憾的是,红矮星的宜居带里并没有行星围绕它公转,那么纵使红矮星的寿命比太阳长的多,但也不会诞生生命,更不会有超级文明。毕竟生命很难在空无一物的太空中诞生,这几乎不可能。

没有宜居带只是一种没有超级文明诞生的原因,关键还是稳定的延续发展。

文明的诞生和生命出现前后都有很大关系,也就是和先天与后天的情况有很大联系。

其中刚才提到的宜居带就是一个很重要的先天因素,而后天因素可以理解为生命诞生以后所遇到的种种可能毁灭性的打击,包括自然灾害,小行星撞击,伽马射线暴等等,这是宇宙的生命进化的一种淘汰机制。

而超级文明的出现更是需要文明的稳定持续发展,比如我们人类在发展到超级文明之前,势必不能发生一些动荡或者毁灭的打击,比如可怕的核战争。

一般而言,如果持续稳定的发展,从初级文明到高级文明并不需要多长时间

这从短短数百年的人类工业文明创造的今天繁荣的物质文明和精神文明就能看出,而像太阳这种恒星,寿命也不是很短,目前留给人类的还有足足的50亿年。

超级文明想象图

人类如果能稳定持续发展,一定能够发展到超级文明。从这一点来看,红矮星和太阳这类恒星诞生超级文明的容易性并不具有孰优孰劣。


科学新视野


诞生生命和诞生超级文明是两个概念,红矮星与宇宙同寿,只能说如果有生命诞生那么将更利于超级文明的诞生。


这个问题是有前提条件的,前提是有原始生命产生。符合条件就是符合条件,不符合条件就像太阳系的其他行星一样(木卫不敢说),直至太阳灭亡也不会有超级文明。


生命的诞生肯定是需要一定的条件的,这个毋庸置疑。但是需要什么样的条件就不好说了。不能因为我们生存在地球上就说生命的诞生一定需要“光照、水H2o、氧气”,甚至连“合适的温度”这个合适二字都确定不了。深海无光照高压力的环境下照样有安康鱼生存,海底火山口100度的水温中还有盲虾群生活着。我们的无敌水熊能适应100至-200的温度,奇迹不奇迹顽强不顽强。所以诞生什么样的生命形式都不足为奇。


回顾地球历史,46亿年前地球诞生。最古老的生物化石是发现于澳大利亚西部,距今约35亿年前的岩石,这些化石类似于现在的蓝藻,大小只有几个微米,到几十个微米。后来科学认为地球生命起源于40亿到38亿年前。从出现简单生命形式进化出智人却用了近40亿年,这个过程太耗时了。


人类的历史有200万年,那时的人类和野生动物没什么两样,靠打猎为生。而近代科技爆炸式飞跃仅用了200-300年。按这个速度下去,相信1000年后人类也能够进入超级文明。

太阳的100亿年寿命还有50亿年都够我们人类发展了,如果是红矮星那不是如虎添翼了?所以如果红矮星系有满足生命诞生条件的行星的话,即使宿主星形成的晚一些,生命出现的晚一些,演化出智慧生命的过程需要100亿年,对发展出超级文明也毫无影响。

所以呢,红矮星系若有生命诞生的条件,那么一定有利于超级文明的诞生和发展。


ooO孙悟空Ooo


并非如此啊。

只能说,红矮星寿命更长,稳定输出能量。

实际上,个人认为,红矮星存在很多不利于生命演化的缺点:

宜居带靠近恒星,行星容易被潮汐锁定,行星只有黑白交替线附近才适合生命诞生,面对恒星半球炎热、辐射强。背对恒星面则全是黑夜与寒冷,根本不可能出现生命。这个特性显著制约了生命演化发展。

反之,类似太阳这样的黄矮星单星才是适宜生命演化的,恒星质量适中,寿命100多亿年足够生命演化发展。宜居带距离恒星远,能产生四季,利于生命发展。

我想,等太阳毁灭,或者地球环境已经不适宜居住,如果人类还存在,自然已经发展到足够强的科技水平迁移出去了。


四川達州


天下之大多才士,有的人就知道红矮星比太阳的生命长很多,这也有根据吗,有的人看着自己的月亮没有外面的圆,这都是心理在作怪,其实就是一个月亮,总觉得人家的比自己的好,在人世间一个人很高明的医生还不敢定语谁活多大的年龄,在宇宙中就有的人敢定语哪个星球能有多长的生命,这恐怕没有人敢相信,关于红矮星的行星是否超地球人的文明,还是你自己定论吧。


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