宇宙或許比先前人們想像的要更加孤單,僅有十分之一適合孕養生命

兩位天體物理學家聲稱,在可觀測宇宙預計約1000億個星系當中,僅有十分之一能夠供養類似地球上這樣的複雜生命。

而在其他任何地方,被稱為伽馬暴的恆星爆炸會經常性地清除任何比微生物更加複雜的生命形式。兩位科學家說,這些的爆炸還使得宇宙在大爆炸後數十億年的時間裡,無法演化出任何複雜的生命。

科學家一直在思考這樣一個問題,伽馬暴有沒有可能近距離擊中地球。這種現象是1967年被設計用來監測核武器試驗的人造衛星發現的,目前大約每天能夠檢測到一例。伽馬暴可以分為兩類。

短伽馬暴持續時間不超過一兩秒鐘;它們很可能是兩顆中子星或者黑洞合二為一的時候發生的。長伽馬暴可以持續數十秒鐘,是大質量恆星耗盡燃料後坍縮爆炸時發生的。

宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單,僅有十分之一適合孕養生命

長伽馬暴比短伽馬暴更罕見,但釋放的能量要高大約100倍。長伽馬暴在短時間內發出的伽馬射線,可以比全宇宙都要明亮。

持續數秒的高能輻射本身,並不會消滅附近一顆行星上的生命。相反,如果伽馬暴距離足夠近,它產生的伽馬射線就有可能觸發一連串化學反應,摧毀這顆行星大氣中的臭氧層。沒有了這把保護傘,這顆行星的“太陽”發出的致命紫外線就將直射行星地表,長達數月甚至數年——足以導致一場大滅絕。

這樣的事件發生的可能性有多高?在即將發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的一篇論文中,以色列希伯萊大學的理論天體物理學家斯維·皮蘭(Tsvi Piran)和西班牙巴塞羅納大學的理論天體物理學家保羅·希梅內斯(Raul Jimenez)探討了這一災難性的場景。

天體物理學家一度認為,伽馬暴在星系中氣體正迅速坍縮形成恆星的區域裡最為常見。但最近的數據顯示,實際情況要複雜許多:長伽馬暴主要發生在“金屬丰度”較低的恆星形成區域——所謂“金屬丰度”,是指比氫和氦更重的所有元素(天文學家所說的“金屬”)在物質原子中所佔的比例。

宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單,僅有十分之一適合孕養生命

利用我們銀河系中的平均金屬丰度和恆星的大致分佈,皮蘭和希梅內斯估算了銀河系內兩類伽馬暴的發生幾率。他們發現,能量更高的長伽馬暴可以說是真正的殺手,地球在過去10億年間暴露在一場致命伽馬暴中的幾率約為50%。

皮蘭指出,一些天體物理學家已經提出,可能正是伽馬暴導致了奧陶紀大滅絕——這場發生4.5億年前的全球災變,消滅了地球上80%的生物物種。

接下來,這兩位科學家估算了銀河系不同區域內一顆行星被伽馬暴“炙烤”的情形。他們發現,由於銀河系中心恆星密度極高,距離銀心6500光年以內的行星在過去10億年間遭受致命伽馬暴襲擊的幾率高達95%以上。他們總結說,複雜生命通常只可能生存於大型星系的外圍。(我們自己的太陽系距離銀心大約2.7萬光年。)

宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單,僅有十分之一適合孕養生命

其他星系的情況更不樂觀。與銀河系相比,大多數星系都更小,金屬丰度也更低。因此,兩位科學家指出,90%的星系里長伽馬暴都太多,導致生命無法持續。不僅如此,在大爆炸後大約50億年之內,所有星系都是如此,因此長伽馬暴會導致宇宙中不可能存在任何生命。

90%的星系都是不毛之地嗎?美國沃西本恩大學的物理學家布萊恩·托馬斯(Brian Thomas)評論道,這話說得可能有點太過。

他指出,皮蘭和希梅內斯所說的伽馬射線照射確實會造成不小的破壞,但不太可能消滅所有的微生物。“細菌和低等生命當然有可能從這樣的事件中存活下來,”皮蘭承認,“但對於更復雜的生命來說,伽馬射線照射確實就像按下了重啟按鈕。你必須一切重頭開始。”

宇宙或許比先前人們想象的要更加孤單,僅有十分之一適合孕養生命

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