我們是否孤獨地存在於宇宙中？這是人類一直探索的最大的問題之一。隨著天文學的發展，我們已經知道了太陽系之外有無數的恒星和行星，其中一些可能與地球相似，或許也孕育著生命的奧秘。但是，如何在茫茫的星空中尋找生命的蹤跡呢？又有哪些因素會影響生命的形成和演化呢？
今天將介紹一個由多國天文學家組成的團隊的最新研究，他們利用先進的儀器和方法，對一顆與太陽相似的老恒星 51 仙女座進行了深入的觀測，揭示了這顆恒星周圍的磁場環境可能非常適合復雜生命的形成，為我們尋找生命提供了新的線索和啟示。
51 仙女座是一顆位於飛馬座的五等星，距離地球大約 50 光年，是一顆與太陽相似的黃矮星。1995 年，兩位瑞士天文學家麥可·梅耶和迪迪埃·凱洛首次發現了一顆繞著 51 仙女座運轉的系外行星，這是人類歷史上第一次發現太陽系之外的行星，也是第一次發現一顆繞著與太陽相似的恒星運轉的行星。這顆行星被命名為 51 仙女座 b，也被稱為「迪米迪恩」，是一顆品質約為木星一半的氣態巨行星，但是它與母星的距離卻非常近，只有 0.05 天文單位，比水星繞太陽的距離還要小得多。
這意味著這顆行星的表面溫度非常高，達到了 1000 攝氏度以上，不可能存在液態水或生命。這顆行星也是第一個被發現的「熱木星」，即一類繞著母星近距離運轉的氣態巨行星，它們的存在挑戰了傳統的行星形成和演化理論，引發了天文學界的廣泛關註和研究。梅耶和凱洛因為他們的開創性工作而獲得了 2019 年的諾貝爾物理學獎。
本周，一個由美國和歐洲的天文學家組成的團隊公布了他們對 51 仙女座的最新觀測，他們認為這顆恒星周圍的磁場環境可能非常適合復雜生命的形成。這個團隊利用了 NASA 的系外行星巡天衛星（TESS）和亞利桑那州的大雙筒望遠鏡（LBT）的數據，以及波茨坦分光偏振儀（PEPSI）的技術，對 51 仙女座的大小、重量、年齡、自轉、磁場等特性進行了精確的測量和分析。他們發現，51 仙女座是一顆比太陽稍微老一些的恒星，大約有 61 億年的歷史，品質和半徑都比太陽稍大一些，自轉周期為 22 天，比太陽的 25 天要短一些。最重要的是，他們發現 51 仙女座的磁場比太陽的要弱得多，只有太陽的 1% 左右，而且磁場的形狀和分布也與太陽不同，更加復雜和不對稱。
這些發現讓天文學家們對恒星的磁場演化有了新的認識。我們知道，像太陽一樣的恒星出生時自轉很快，這會產生強烈的磁場，磁場會不時爆發，向它們的行星系統釋放帶電粒子和有害放射線。這些放射線和粒子對生命的形成和發展是不利的，會破壞行星表面的大氣層和水分子，造成極端的溫度變化和放射線暴露，威脅到生命的安全和穩定。經過數十億年，恒星的自轉會慢下來，因為它的磁場會被從表面吹出的恒星風拖住，這個過程叫做磁制軔。自轉變慢會導致磁場變弱，這兩個特征會交互作用，一起逐漸衰減。直到最近，天文學家們一直認為磁制軔會一直持續下去，但新的觀測開始質疑這個想法。
「我們正在覆寫教科書上關於像太陽這樣的老恒星在過了中年之後自轉和磁性會怎樣變化的內容，」團隊的領導者特拉維斯·梅特卡夫說，他是科羅拉多州金色市白矮星研究公司的高級研究科學家。「我們的結果對於有行星系統的恒星以及它們能否發展出先進文明有重要的意義。」
梅特卡夫和他的團隊發現，磁制軔在比太陽稍微年輕的恒星中突然發生變化，從那時起變得十分弱，而且隨著恒星繼續變老，磁制軔會進一步減弱。這個團隊將這些變化歸因於磁場的強度和復雜度的意外轉變，以及這種轉變對恒星風的影響。他們認為，這種轉變可能是由於恒星內部的對流層和放射線層之間的耦合發生了變化，導致磁場的產生和分布發生了改變。51 仙女座的新測量特性表明，它已經像我們自己的太陽一樣，經歷了磁制軔減弱的轉變。
這種轉變對於生命的尋找有什麽意義呢？梅特卡夫解釋說，當恒星的磁場變弱時，它會釋放出更少的放射線和粒子，這樣就會為行星系統提供一個更加溫和和穩定的環境，有利於生命的形成和演化。他指出，在我們自己的太陽系中，生命從海洋向陸地的轉變發生在幾億年前，與太陽中磁制軔開始減弱的時間相吻合。因此，他認為，尋找太陽系外生命的最佳地點可能是圍繞著中年和老年的恒星。這些恒星的磁場較弱，不會對行星系統造成太大的幹擾，也不會妨礙生命的前進演化。
當然，這並不是說年輕的恒星就一定沒有生命，只是說生命在那裏面臨更多的挑戰和風險。事實上，有些年輕的恒星周圍也發現了一些有趣的行星，例如 TRAPPIST-1 系統，它是一顆紅矮星，年齡大約為 80 億年，比太陽還要老，但它的自轉速度卻非常快，只有 1.4 天，這意味著它的磁場仍然很強。它周圍有七顆類地行星，其中三顆位於宜居帶，可能存在液態水和生命。這個系統是目前已知的最接近地球的系外行星系統，距離我們只有 39 光年，是天文學家和生物學家的研究熱點。
除了磁場之外，還有其他因素會影響生命的尋找嗎？答案是肯定的。例如，恒星的光譜型別、行星的大小、品質、大氣、軌域、自轉、潮汐等等，都會對生命的可能性產生影響。為了更好地評估這些因素，天文學家們提出了一些指標和概念，如行星的相對濕度指數（ESI）、生命適應度指數（LAI）、生命適宜度指數（LFI）等，這些指標都是用來衡量行星與地球的相似度和生命的可能性的。
當然，這些指標都是基於我們對地球生命的認識和假設，也許在其他的行星上，有著完全不同的生命形式，它們不需要水或氧氣，也不受放射線或溫度的影響，這就需要我們拓寬我們的視野和想象，不要局限於我們已知的生命模式。
尋找生命是一項極具挑戰和意義的任務，它不僅需要天文學家們的努力，還需要其他領域的科學家和公眾的參與和支持。目前，有許多國際組織和計畫致力於這一目標，如歐洲南方天文台（ESO）、美國國家航空暨太空總署（NASA）、克卜勒太空望遠鏡、詹姆士·韋伯太空望遠鏡、系外行星巡天衛星（TESS）、搜尋地外文明計劃（SETI）等，它們都在不斷地探索和發現新的恒星和行星，分析和評估它們的特性和生命的可能性，試圖找到地球之外的生命的證據和訊號。也許在不久的將來，我們就能聽到來自遙遠星球的回應，或許我們就能發現我們在宇宙中並不孤獨，或許我們就能與其他的文明進行交流和合作，共同探索宇宙的奧秘和未來的可能。
