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宇宙中生命宜居带的影响因素--液态水、恒星寿命、恒星亮度1 宇宙中生命宜居带的影响因素——液态水、恒星寿命、恒星亮度所谓的 “ 生命宜居星球 ” ，指的是某颗行星处于距离该行星系的中心恒星远近合适的区域， 在这一区域中， 由于恒星传递给行星的热量适中，行星上既不太热也不太冷，且能够确保存在液态水，水是出现生命的关键因素谈到宇宙生命宜居环境人们首先想到的是水水是地球上最宝贵的资源之一我们的地球表面70%以上是水，因而地球有水行星之称地球上各种生命包括人类的祖先均来源于水，试管胎儿仍需要在母体羊水中成长；人体的60%是液体，其中主要是水；水对人体健康至关重要，一旦失去体内水分10%，生理功能即严重紊乱；如果失去水分20%，人很快就会死去总之，水是一切生命之源既然生命离不开水， 搜寻地外生命的实质就是搜寻液态水从地球到火星可认为是太阳系生命宜居带 （有可能存在液态水的区域， 见图 1） 图 1 的恒星周围的可居住带示意图中， 横坐标是行星离恒星的距离 （以地球轨道半径为单位） ，纵坐标是恒星的大小 （以太阳质量为单位） 可见恒星越大，可居住带离它越远图 1 宜居带应该是包围着中心恒星的一个具有一定厚度的球壳区域。

因为太阳系里这些行星的轨道都大致在一个平面上，所以常常用环带表示太阳系8 颗行宇宙中生命宜居带的影响因素--液态水、恒星寿命、恒星亮度2 星中，表面有液态水存在的行星只有地球位于最外侧的海王星的公转轨道到太阳的距离为地球到太阳距离大约30 倍在海王星的外侧还有冥王星等矮行星科学家认为， 是否适宜生命出现， 还同各颗行星的状况有关 生命存在的一个宏观因素是行星到中心恒星 （例如太阳） 的距离这里所说的生命当然不仅局限于具有智能的高等生物， 也包括细菌等微生物在内 我们的地球姊妹 ——金星，它距离太阳太近， 其高温的表面不可能保存液态水，而在地球外侧的火星距离太阳又偏远，其表面的水常常冻结成冰地球表面因覆盖着大量的液态水而属于“ 海洋型行星 ” ，而金星和火星表面基本上覆盖着陆地故属于“ 陆地型行星 ” 所以说在太阳系内，能够存在液态水的区域便只局限于金星公转轨道和火星公转轨道之间的这个狭窄环形带， 只有公转轨道位于这个环形带内的行星表面才可能有液态水存在科学家们把这个区域叫做“ 生命宜居带 ” ，地球恰好就位于这个宜居带之内，在太阳系八颗行星中，惟独地球上存在着大量的液态水科学家们认为，银河系里存在着上千亿颗恒星，其中有一个容易形成适宜生命诞生的行星的 “ 银河系的生命宜居带 ” 。

根据分析，这个宜居带距离银河系中心不能太近， 也不能太远 我们的太阳系就正好位于这个银河系生命宜居带之内（图 2） 图 2 中，银河系的生命宜居带（也称作星系可栖居区）不包括银河系危险的内侧区域以及缺乏金属的外侧区域这种可栖居区与太阳系的可栖居区相似，只是后者的规模要小得多 事实上，这两种可栖居区都没有非常清晰的边界银河系内侧和外侧区域都不可能为生命宜居带银河系或者其他星系的内侧区的恒星多数是大质量的恒星 （质量大于8 倍太阳质量），且距离星系中心比较近，这意味着它们会在较早阶段寿终正寝，发生超新星爆发从另一方面说，这些大质量恒星在它们发生超新星爆发以前，内部进行的核聚变反应会通过轻原子彼此聚合制造出比较重的原子， 并随着核聚变反应进行， 最后积累越来越多的重原子在发生超新星爆发时，这些重原子便会被抛撒到宇宙空间所以说，在星系中心附近除了氢和氦之外， 还有许多重原子 重原子较多， 形成行星的固体成分（尘埃）自然也比较多最初形成原始行星系盘的物质非常丰富，而且其中固体成分所占比例比较高， 这意味着行星胚的成长比较快，那么，在这个区域形成宇宙中生命宜居带的影响因素--液态水、恒星寿命、恒星亮度3 的行星系统便容易有3 个或 3 个以上的巨型气体行星（类似木星） 。

有过多的巨型气体行星的结果是，它们强大的引力会扰乱行星图 2 系统的行星轨道这种环境不会诞生出满足生命生存条件的那种行星此外，我们再来看看在星系外侧的情况，客观环境同中心附近是相反的， 这里形成恒星和行星的材料物质数量非常少，因此很难形成行星所以说，在星系里的“ 星系生命宜居带 ” 既不能距离星系中心太近，也不能太远，而应该是位于适当距离的一个球壳区域，例如太阳系在银河系的位置当然以上说的只是条件的一个总体倾向，不是绝对条件 涉及生命宜居的实际问题还有很多也很复杂星系外侧区域缺乏金属， 不可能成为生命宜居带 天文学家所说的金属丰度指的是金属元素在整个恒星里占的比例对正当“ 壮年” 的恒星（主序星），其核反应产物是很难到达恒星表面的（恒星大气） ，所以人们所测的金属丰度（即恒星大气的非氢氦元素成分） 不反映恒星整体当前状态， 但却很好地反映了产生恒星的星云的丰度比氢、氦更重的化学元素形成于恒星演化过程中，早期宇宙中金属物质很罕见， 因此古老恒星一般缺少金属物质年轻的恒星从被年老死亡的恒星残骸“ 污染” 了的星云中诞生，这些残骸含有大量的核反应产物，因此丰度较高而那些从大爆炸中诞生的第一代恒星仅由氢和氦构成，所以它们的金属丰度异常的低。

大质量恒星核聚变所产生的元素只能到铁元素为止，所有比铁元素更重的重元素，宇宙中生命宜居带的影响因素--液态水、恒星寿命、恒星亮度4 都是在大质量恒星死亡时的超新星爆发（即聚变到铁元素后恒星发生急速地引力坍缩，在几十亿度高温下再次核聚变而产生各种重元素，并发生星系级能量的大爆炸） ，而将所产生的重元素抛撒到广大的宇宙空间银河系中的古老恒星拥有较少的金属物质，其金属物质成分比率比太阳低10 万倍， 太阳属于第二代恒星，在 50 亿年前，太阳系是在多次超新星爆炸所抛洒出的重元素丰度较高的原始恒星云中，由于引力扰动而凝聚产生的太阳是一颗典型的年轻、 富含金属的恒星 金属对于类地行星和生命是必不可少的它们不但使我们呼吸到宇宙中最丰富的氧气，并且依然有大量的氧气储藏在我们脚下的硅酸盐岩层中 在大多数大型星系中， 氧与其他金属富集于中心区域，并朝着星系的边缘逐渐衰减 这是缘于大多数金属是由恒星核反应“ 锻造”的，而后者多聚集在星系的中心例如，人类所处的银河系盘便具有很明显的金属丰度梯度：从银河系中心向外1 万光年，铁的丰度平均下降35%2010 年美国夏威夷大学的天文学小组有一项研究报告指出，星系碰撞似乎能够使富集氧、铁甚至金的星系区域与缺乏这些元素的区域相互混合，从而使富者变穷， 穷者变富。

他们测量了与银河系类似的8 个大型旋涡星系 — —然而一个关键差别在于它们正在与其他大型旋涡星系发生碰撞— —中的恒星形成区域的氧丰度研究人员发现，与银河系相比， 在全部的8 个星系中，氧梯度要弱得多， 换句话说，在距离星系中心很远处的氧的下降要少得多在理论上，通常认为金属匮乏的恒星系统不太可能有行星形成自从 1995 年第一颗系外行星被发现以来，科学家们已知这些行星偏好富含铁元素的恒星，拥有行星的恒星比没有行星的恒星金属含量高两倍左右 天体演化理论研究一般认为， 不同质量和体积的恒星寿命是不一样的，恒星质量越大，寿命就越短反之，恒星质量越小，寿命越长例如我们的太阳在宇宙里是一颗很普通的恒星，它的寿命是100 亿年左右有研究者认为，超过太阳质量120 倍的恒星在强烈的核聚变下，寿命只有270 万年左右质量是太阳0.5 倍的恒星寿命就有500 亿年左右究其原因在于：恒星质量越大，它的万有引力越强， 其中心部分因受到压缩温度上升越快，因而为恒星发光提供能量的 “ 热核聚变反应 ” 会进行得十分激烈科学家认为，质量小于太阳2 倍的恒星寿命对于生命最合适；中心恒星的宇宙中生命宜居带的影响因素--液态水、恒星寿命、恒星亮度5 寿命至少要有10亿年，而且到其星系中心的距离要适当。

也就是说在河外星系里也有生命宜居带这是更为复杂的问题， 目前研究得还不多科学家研究认为，生命宜居带的位置取决于中心恒星的真实亮度生命宜居带随恒星的亮度而变化，如果恒星较暗时，生命宜居带偏向行星系内侧，范围较窄；如果恒星较明亮时，生命宜居带偏向行星系外侧， 范围较宽这是因为中心恒星的亮度取决于它释放能量的多少 中心恒星如果较暗， 向外释放的能量较小， 它的宜居带就会距它比较近；中心恒星如果较亮，向外释放的能量较大，它的宜居带就会比较远如果恒星的真实亮度只有太阳亮度的1/4，它的宜居带的距离大致只有太阳宜居带距离的 1/2真实亮度为太阳亮度2 倍的恒星，它的宜居带的距离则是太阳宜居带距离的1.4 倍关于“ 生命宜居带 ” ，还有一个因素也必须考虑进来，这就是在恒星演化的不同年龄段的亮度变化也会影响行星据研究认为， 大约 46 亿年前的早期太阳要比现在的太阳暗大约30%，那么早期地球相当长的一个时期是处于冰冻状态后来冰冻开化，地球陆地能够自动调节行星的气温， 地球表面的水长期循环保持，因此构成了生机勃勃的生物大世界参考：1. , 李良,《 现代物理知识》。