科学家发现早期超级太阳风暴或促成地球生命出现

2016年05月27日 10:11 新浪科技 微博
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艺术构想图:超级太阳风暴。艺术构想图:超级太阳风暴。

  新浪科技讯 北京时间5月27日消息,据国外媒体报道,美国宇航局戈达德航天中心科学家近日发表最新研究成果认为,地球生命的出现应该归功于很久之前爆发的一场场强烈太阳风暴。频繁、强烈的超级太阳风暴让地球越来越温暖,直到足以让生命在地球长期存在;同时又为地球提供了维持生命所必需的能量,并将简单分子转化为复杂的生命构件,如DNA等。

  地球上最早的有机体出现于大约40亿年前。长期以来,这一事实让科学家迷惑不解,因为在当时太阳的亮度只有如今的70%左右。此项研究负责人、美国宇航局戈达德航天中心科学家瓦尔德米尔-埃拉佩蒂安是一位太阳研究专家。埃拉佩蒂安解释说,“这就意味着地球当时可能是一个冰球。然而,地质证据又表明地球当时是一个拥有液态水的温暖球体。我们将这种矛盾的现象称为‘黯淡太阳悖论’。”

  埃拉佩蒂安带领研究团队对“黯淡太阳悖论”进行了深入研究,并找到了更为合理的解释。科学家们的研究依据是美国宇航局“开普勒太空望远镜”的观测数据。“开普勒太空望远镜”就是通过观测主恒星亮度的微弱变化来探寻系外行星的,因为当行星飞过其主恒星表面时,会让主恒星的亮度稍微变暗。

  “开普勒太空望远镜”发现,一些恒星与太阳很相似,但更年轻,有些年龄只有数百万年,与46亿岁的太阳相比,当然属于非常年轻的。“开普勒太空望远镜”的数据显示,新生的类日恒星显得极为活跃,频繁爆发恒星耀斑和日冕物质抛射,剧烈程度远超老年恒星。比如,现在太阳平均每100年才爆发一次强大的超级耀斑,但是“开普勒太空望远镜”观测到的年轻恒星每天要爆发多达10次的此类超级耀斑。

  研究人员表示,如果太阳在如此年轻的时候也是如此活跃,它对地球的影响可能是巨大的。埃拉佩蒂安介绍说,“我们的最新研究成果显示,太阳风暴可能是造成地球变暖的核心因素。”不过,大多数变暖效应并不是直接的,而是通过改变大气的化学成分。大约40亿年之前,地球大气层组成成分之中,90%是氮分子,而现在氮分子只占地球大气的78%。

太阳耀斑、日冕物质抛射等形成原理图。太阳耀斑、日冕物质抛射等形成原理图。

  因为当时的地球磁场非常弱,太阳风暴释放出的高速移动带电粒子穿透地球大气层后没有离开地球,不像现在的地球磁场能够使得大多数粒子发生偏转。这些粒子将许多氮分子分解成一个个氮原子,同样也会将大气中的二氧化碳分子分解成一氧化碳和氧原子。自由的氮和氧相互结合就形成了一氧化二氮,这是一种比二氧化碳更强烈的温室气体。埃拉佩蒂安认为,“大气化学成分的改变导致地球不同生命形态的出现。”

  日冕物质抛射对地球的直接影响就是触发强大的地磁风暴,破坏电网和卫星导航,并伴随有华丽的极光现象。如今,极光通常出现于高纬度地区,因为地球磁场会将带电的太阳粒子引向两极地区。但是在地球早期,极光现象更为频繁和广泛,这是因为当时的太阳风暴更强,地球磁场更弱。埃拉佩蒂安介绍说,“我们的计算结果显示,当时在南卡罗来纳州极光现象很常见。”

  高速移动的太阳粒子可能也是维持地球生命存在的能量来源,必须要有这样的能量将单分子(地球早期这种单分子非常丰富)转化为复杂的有机化合物,如DNA、RNA等。当然,所有这些并不是说太阳风暴只对生命有益。比如,太多的强烈日冕物质抛射会撕裂地球大气层。

  研究团队成员威廉-丹池表示,“我们希望能够整理所有这些信息,比如行星与恒星的距离、恒星的活跃程度、行星磁场的强度等,从而在整个银河系中寻找距离太阳较近的其它恒星系的宜居行星。这项研究工作涵盖多个领域,如太阳、恒星、行星、化学和生物学等。多个领域科学家通过密切合作,就能够深入了解地球早期的形态以及早期生命可能会在哪里生存。”

  科学家们的最新研究成果发表于《自然地球科学》杂志之上。(彬彬)

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