但潮汐锁定并非“死亡判决”:行星内部的潮汐摩擦会产生热量,足以维持地质活动。比如,木星的卫星木卫二(Europa)被潮汐锁定,但内部潮汐加热使其拥有一个全球性冰下海洋。对于LHS 1140 b而言,潮汐加热可能:
维持地幔对流,即使没有太阳辐射,也能驱动板块构造;
在黑夜侧形成“热斑”,防止该区域冻结,为生命提供避难所。
八、液态水的“保护罩”:磁场与大气层的协同防御
即使有液态水,若没有磁场与大气层的协同保护,生命也无法存活——恒星的带电粒子流(如太阳风)会剥离大气层,将水分解为氢和氧(氢逃逸,氧留在大气),最终导致行星变成“荒漠”。
1. 磁场的“盾牌”:偏转恒星风
LHS 1140 b的强磁场(1.2-1.5倍地球强度)是其大气层的“第一道防线”。根据NASA的“磁层模型”,它的磁层会形成一个“气泡”,将恒星风偏转至行星两极,避免直接冲击大气层。相比之下,Proxima b的磁场仅0.1倍地球强度,恒星风直接剥离了它的大气层,导致表面无法保留液态水。
2. 大气层的“过滤层”:吸收有害辐射
即使磁场挡住了恒星风,恒星的紫外线(UV)与X射线仍会穿透大气层,破坏生命的DNA。LHS 1140 b的大气层需要足够的臭氧(O?)来吸收紫外线——而臭氧的形成需要氧气(O?),这意味着:
如果LHS 1140 b有生命,要么是厌氧生物(不需要氧气,比如地球早期的蓝藻),要么是光合生物(产生氧气,比如植物)。
2024年,加州理工学院的团队用三维气候模型模拟了LHS 1140 b的大气:如果它有1 bar的大气层(与地球相同),其中氧气占21%,那么臭氧层会覆盖整个行星,将紫外线辐射降低至地球表面的1/10——这对生命来说是“安全剂量”。
3. 液态水的“分布”:晨昏线的“生命带”
若LHS 1140 b被潮汐锁定,“晨昏线”(白天与黑夜的交界处)将成为最适合生命存在的区域:
温度适中:白天侧温度约30℃,黑夜侧约-10℃,晨昏线附近约15℃,恰好是液态水的稳定区间;
能量与水结合:白天侧的光照为光合作用提供能量,黑夜侧的海洋为生命提供栖息地。
这种“晨昏线生态系统”并非幻想——木卫二的冰下海洋可能就有类似的生命,依赖海底的热泉提供能量。而LHS 1140 b的晨昏线海洋,可能有更复杂的生命形式。
九、未来探测:从韦布到星际,解码“生命密码”
LHS 1140 b的神秘面纱,需要更先进的探测设备来揭开。当前,詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)是核心工具,但未来的任务将更深入:
1. 韦布的“第一阶段”:寻找生命信号
JWST的NIRSpec光谱仪将在2025年开始对LHS 1140 b进行观测。其核心目标是检测大气层中的“生物标记物”:
氧气(O?)/臭氧(O?):光合作用的产物,若存在,说明有高级生命;
甲烷(CH?)+ 二氧化碳(CO?):微生物活动的标志(比如地球的湿地中,甲烷与二氧化碳共存);
水(H?O):液态水存在的直接证据。
如果JWST检测到臭氧,那将是“爆炸性新闻”——因为臭氧的形成需要氧气,而氧气在自然条件下很难大量存在,除非有生命活动。
2. 下一代地面望远镜:直接成像与高分辨率光谱
JWST是“太空望远镜”,而欧洲极大望远镜(ELT)(2028年启用)和巨麦哲伦望远镜(GMT)(2030年启用)将提供“地面视角”的高分辨率观测:
直接成像:ELT的直径39米,能直接拍摄LHS 1140 b的表面特征(比如云层、海洋);
高分辨率光谱:GMT的光谱仪能分辨出大气层中更微量的分子(比如氨、硫化氢),这些是化能合成生物的标志。
3. 星际探测器:终极“实地考察”
从长远看,突破摄星计划(Breakthrough Starshot)或类似的星际探测器,将成为“终极答案”。该计划用激光推动微型光帆,以20%光速飞行,预计20年内到达半人马座α星(4.3光年)——若扩展到LHS 1140(49光年),则需要约250年。但即使如此,这将是人类第一次“近距离”观察系外行星,甚至采集样本。
十、科学意义:从“寻找生命”到“理解生命起源”
LHS 1140 b的价值,远不止于“是否宜居”——它是人类理解生命起源与宇宙演化的“活样本”:
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