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小行星帶若在恰當位置,可能有助於生命發展

根據美國科羅拉多大學(University of Colorado)Rebecca Martin等人的最新研究結果:如果得顧慮具有恰當質量的小行星帶出現的位置,那麼我們太陽系中可供生命生存的行星屈指可數。

研究團隊認為:太陽系或行星系統早期,即原行星盤中行星正在形成的時期,小行星帶的規模和位置會受到鄰近類似木星的巨行星重力擾動,而這一點可能是決定複雜生命可否在類似地球的行星上演化的關鍵之一。

上述論點聽來有點匪夷所思,因為小行星雖然可能因撞擊地球而引起生物滅絕事件,但現在卻有個新觀點,認為小行星撞擊地球或行星的事件,有時反倒會加速複雜生命的發生和演化。

一般認為:小行星為地球早期帶來水和有機化合物。根據「斷續平衡學說(theory of punctuated equilibrium)」,若行星上的物種剛好面臨新的適應階段的關鍵時間點時,恰好遭遇偶然的小行星撞擊,可能會因對行星環境產生擾動,從而讓行星上的生物演化速率加快。

Martin等人利用史匹哲太空望遠鏡等儀器的觀測資料所做的分析研究結果顯示:到目前為止,只觀測到一小部分的巨行星位在恰當的位置,讓它們所在的行星系統中的小行星帶可以位在恰當的位置與大小,讓鄰近的岩質行星表面得以有發展生命的潛力。而這樣的結果,也顯示我們的太陽系可能是個相當特別的行星系統。

研究團隊表示:小行星帶相對於木星級行星的位置,並不是隨意的。太陽系裡的小行星帶位在火星和木星之間,其中可能有數百萬個小行星位在其中,而這個位置就像是高山的「雪線(snow line)」一樣,象徵著太陽系外側、水等揮發性物質會結成冰的寒冷區的邊界。木星恰好位在這個雪線的外側,其強大的重力會妨礙其軌道以內的鄰近物質集結形成另一顆行星,更甚者,是令這些物質相互碰撞、分崩離析。這些岩石碎片逐漸安頓棲息下來後,便成為環繞太陽公轉的小行星帶。

這個現象需有個特點,那就是小行星帶以外不遠處有個木星級行星,它雖會進行軌道遷移,但不會穿越小行星帶;否則,一旦這顆行星穿越小行星帶,將讓小行星帶中的小行星被這顆行星巨大的重力散射開來。另一方面,如果這顆巨行星軌道不遷移也不好,因為小行帶裡的小行星數量會太多,這會讓可能威脅太陽系內側的「太空炸彈」數量過多,非常不利於地球生命演化。

Martin等人以我們的太陽系為模型,提出論點認為其他行星系統中的小行星帶也都是位在鄰近雪線之處。為了驗證這個論點是否正確,他們創造各種不同質量的年輕恆星周圍有行星正在形成的原行星盤模型,以此計算各模型中的雪線位置。之後再利用史匹哲太空望遠鏡約90顆恆星觀測資料,這些恆星周圍有溫度稍高的暖塵(warm dust),顯示它們可能擁有小行星帶結構;此外,這些暖塵的溫度與雪線一致,亦即暖塵就位在預估的雪線上,顯示觀測資料和理論預測相符。

Martin等人還研究520顆太陽系以外的巨行星,其中只有19顆位在其恆星的雪線外側。因此,Martin等人認為絕大部分的巨行星可能是在雪線以外形成,然後軌道逐漸向內遷移,無法保存恰當的小行星帶,也因而無法讓鄰近小行星帶的類地行星表面演化出生命。顯然地,僅有不到4%的系外行星系統真正擁有如太陽系般這樣緊密結實的小行星帶,因此Martin等人建議:或許應該從那些雪線以外擁有巨行星的系外行星系統下手,找到複雜生命的機會比較大。

資料來源:Asteroid Belts at Just the Right Place are Friendly to Life. NASA [Nov.01.12]

轉載自 網路天文館

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