距离最近的系外行星--比邻星b，到底宜居么？

距离我们太阳系最近的恒星是比邻星（Proxima Centauri），又叫做半人马座α C（Alpha Centauri C），位于半人马座，距离大约4.2光年（光在1秒钟走30万公里，光年就是光走一年经过的距离）。它是一颗红矮星，是一个三星系统半人马座α中的一员（另外两个当然就是半人马座α A和B，半人马座α在中国称为南门二）。小说《三体》中的三体星系就是以半人马座α为原型的，电影《阿凡达》中的潘多拉星被卡梅隆设定为半人马座α A的第五行星(Polyphemus)的卫星，还有很多的艺术创作都以半人马座α为原型（有兴趣的可以看《半人马座α星：可能是最受地球人宠爱的星系》）。

半人马座α三星系统距离太阳的示意图。图片来自于space.com

比邻星的质量约为太阳质量的1/8，半径约为太阳半径的1/7，温度大约为3050K。这颗恒星太暗了，肉眼是看不到的，它的光度只有太阳的0.15%，这就意味着它的宜居带（宜居带的行星温度可以维持液态水的存在）很靠近恒星，只有0.042-0.082天文单位（1天文单位等于地球到太阳的距离），相比较而言太阳的宜居带是 0.95-1.68天文单位。

比邻星宜居带和比邻星b轨道的示意图，以及和太阳系水星轨道的比较。图片来自于space.com

2016年8月天文学家宣布在比邻星周围发现了一颗行星，被命名为比邻星b（Proxima Centauri b）。它的质量至少是地球质量的1.3倍，大约11.2个地球日围绕恒星运动一周。最重要的是它距离自己的恒星比邻星0.05天文单位，这就意味着距离我们最近的恒星周围就存在着一颗和地球相似而且可能适宜生命居住的行星，这引起了人们极大的兴趣（我们找到三体人的母星了！！！）。在2016年4月份由Stephen Hawking和俄罗斯富豪Yuri Milner宣布的“突破摄星计划”（Breakthrough Starshot project），准备在未来向阿尔法半人马座（Alpha Centauri）发射利用激光加速的微小飞船组成的舰队。在听说该发现之后，“突破摄星计划”随即把比邻星b做为目标天体，并且和欧南台合作研究，希望获得关于比邻星b的更多信息。

比邻星b的想象图。图片来自于ESO

虽然比邻星b位于比邻星的宜居带内，但是比邻星b的宜居性还存在争议。2016年10月，法国的几个天文学家认为比邻星b可能拥有稀薄的大气，表面可能存在海洋，但是在现阶段这些猜想很难得到观测的验证。另外还有几个潜在的因素不利于维持生命，首先比邻星b要承受的恒星星风要比地球强2000倍，在这样强烈的星风下，比邻星b的大气很难维持，或许早已被吹散了；其次比邻星b距离恒星这么近，它有可能是被潮汐锁定的，就是永远只有一面朝向恒星（就像月亮只有一面朝向地球），那就会使得行星的一面温度极高而另一面温度极低，这样极端的环境可能不利于生命的存在，但是也有研究者认为风可以交换足够的热量，使得行星的温度分布不那么极端。最新的研究表明，另一个不利的因素是比邻星的耀斑爆发。它的耀斑爆发也非常频繁和剧烈，超级耀斑爆发可以使得它的亮度增加70倍甚至更高。Evryscope望远镜于2016年第一次观测到比邻星的超级耀斑爆发。依据两年来的观测结果估计，比邻星每年大约有5次超级耀斑爆发。耀斑爆发会带来大量的紫外线辐射，地球的臭氧层阻挡了太阳的紫外辐射。但是持续的剧烈的耀斑爆发可能严重破坏臭氧层。研究人员模拟了地球的臭氧层在比邻星的耀斑爆发下，五年之内就被破坏了90%，而此时由超级耀斑爆发产生的到达行星表面的紫外辐射，超过了杀死对紫外线耐受的微生物所需强度的100倍，可见比邻星b表面的生命很难生存下去。银河系中约3/4的恒星都是和比邻星类似的红矮星，而大部分的红矮星都会经历活跃的耀斑爆发，因此这个研究结果对于寻找系外生命也是一个非常不幸的消息。但是宇宙总是给我们带来惊喜，也许三体人确实顽强地存活了下来，希望未来的观测能够带给我们更多的答案。

Evryscope探测到的一次比邻星的超级耀斑爆发。图片来自于Evryscope

耀斑爆发时比邻星的假想图，图片来自于NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

参考资料：

https://www.nature.com/articles/nature19106

https://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b

https://phys.org/news/2018-04-proxima-centauri-flare-powerful-visible.html

http://evryscope.astro.unc.edu/proxima-superflare-public-info/